L‘intrication quantique, où deux éléments microscopiques s’entremêlent/ s’intriquent et le restent, peu importe la distance qui les sépare, est un phénomène délicat à étudier et encore moins à photographier. Pourtant des scientifiques ont réussi à capturer ce lien étrange.

L’image a été prise par des physiciens de l’université de Glasgow (Royaume-Uni/ Ecosse). Cela n’a l’air de rien, mais cette image floue et grise est la première de l’interaction de particules qui sous-tend l’étrange science de la mécanique quantique (l’étude des phénomènes se produisant à l’échelle atomique et subatomique) et constitue la base de l’informatique quantique.

L’intrication quantique se produit lorsque deux particules deviennent inextricablement liées et que ce qui arrive à l’une affecte immédiatement l’autre, quelle que soit la distance qui les sépare. D’où la description d’Albert Einstein, “d’action fantomatique à distance”.

Cette photo particulière montre l’intrication entre deux photons, deux particules de lumière. Ils interagissent et, pour un bref instant, partagent des états physiques.

Pour Paul-Antoine Moreau, premier auteur de l’étude dans laquelle l’image a été dévoilée, celle-ci représente « une démonstration élégante d’une propriété fondamentale de la nature ».

Pour capturer cette photo incroyable, Moreau et une équipe de physiciens ont créé un système qui a projeté des flux de photons intriqués sur ce qu’ils ont décrit comme des  » objets non conventionnels « .

L’expérience consistait en fait à capturer quatre images des photons sous quatre transitions de phase différentes.

L’image acquise par le protocole de quatre filtres de phase avec des orientations différentes, θ2 = {0°, 45°, 90°, 135°}, nécessaire pour effectuer le test Bell. Barre d’échelle, 1 mm. (Paul-Antoine Moreau et Coll./ Science Advances)

Ce que vous voyez dans l’image ci-dessus est en fait un composite d’images multiples des photons pendant qu’ils passent par une série de transitions à quatre phases.

Les physiciens ont divisé les photons intriqués et ils ont fait passer un faisceau à travers un matériau à cristaux liquides connu sous le nom de bêta-borate de baryum, ce qui a déclenché quatre transitions de phase.

En même temps, ils ont pris des photos de la paire intriquée passant par les mêmes transitions de phase, même si elle n’était pas passée par le cristal liquide.

A partir de l’étude, schéma du dispositif expérimental : le faisceau de photons intriqués vient du bas à gauche, la moitié de la paire intriquée se sépare vers la gauche et passe à travers les quatre filtres de phase. Les autres qui vont tout droit n’ont pas traversé les filtres, mais ont subi les mêmes changements de phase. (Paul-Antoine Moreau et Coll./ Science Advances)

L’appareil photo a pu capturer des images de ces derniers en même temps, montrant qu’ils avaient tous les deux bougé de la même façon malgré le fait qu’ils aient été divisés. En d’autres termes, ils étaient intriqués.

Alors qu’Einstein a rendu célèbre l’intrication quantique, le regretté physicien John Stewart Bell a aidé à le définir et a établi un test connu sous le nom “d’inégalité de Bell« . Essentiellement, si vous pouvez briser l’inégalité de Bell, vous pouvez confirmer l’intrication quantique.

Selon les chercheurs :

Ici, nous présentons une expérience démontrant la violation d’une inégalité de Bell dans les images observées.

Ce résultat ouvre la voie à de nouveaux systèmes d’imagerie quantique… et suggère la promesse de systèmes d’information quantique basés sur des variables spatiales.

L’étude publiée dans Science Advances : Imaging Bell-type nonlocal behavior et présentée sur le site de l’université de Glasgow.