INTRICATION QUANTIQUE

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Le phénomène d'intrication

L'application de ce principe de superposition au cas de deux photons amène au phénomène d'intrication. Supposons qu'une source produise deux photons dont les polarisations sont obligatoirement différentes : l'état produit pourrait être décrit par la fonction d'onde N1E2 ou par la fonction d'onde E1N2, mais il est en fait en général décrit par une superposition de la forme a N1E2 + bE1N2 Le premier photon se propage jusqu'à un détecteur A, le second vers un détecteur B, A et B étant situés très loin l'un de l'autre. Lorsque A effectue sa mesure sur le photon numéro 1, il ne projette pas la fonction d'onde de ce seul photon, mais celle de tout le système. S'il détecte une polarisation nord, la fonction d'onde du système devient N1E2 ; s'il détecte une polarisation est, la fonction d'onde du système devient E1N2. On voit donc que la polarisation du photon 2 est déterminée « à distance » puisqu'elle est obligatoirement est dans le premier cas, et nord dans le second cas. Les deux photons mesurés par les deux détecteurs, bien qu'éloignés, sont restés intriqués : la connaissance de la polarisation de l'un induit la valeur de la polarisation de l'autre.

Intrication quantique de deux photons

Dessin : Intrication quantique de deux photons

Dans la paire d'états intriqués à gauche, chaque photon est dans un état issu de la superposition d'une polarisation vers le nord et d'une polarisation vers l'est. Cependant, le processus de fabrication de cette paire de photons impose que la polarisation du photon se propageant vers le... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Les expériences menées de 1972 à 1982, par l'équipe d'Alain Aspect à l'Institut d'optique de l'université d'Orsay et d'autres chercheurs de par le monde ont validé le principe de l'intrication quantique. Depuis les années 2010, les chercheurs se sont ingéniés à réaliser des expériences sur des systèmes de grande taille afin d'éclairer le passage d'une description quantique à une description classique. Il est clair que le phénomène d'intrication repose sur l'existence de la fonction d'onde d'un système qui, entre son émission et sa mesure par un ou plusieurs détecteurs, n'a eu aucun contact avec son environnement. Les photons dont nous expérimentons journellement la présence, qu'ils viennent du Soleil, d'un émetteur radio ou d'une lampe, ne jouissent évidemment pas de cet isolement. Sans cesse soumis à des diffusions sur les nombreuses molécules de l'air ambiant, ils « perdent la mémoire » des caractéristiques précises que leur fonction d'onde originale encryptait. La physique classique se révèle mieux adaptée que le formalisme quantique pour décrire après ces multiples interactions les deux photons originellement intriqués. Cette perte de mémoire est quantifiée par un temps de cohérence qui mesure la durée pendant laquelle une description quantique du système physique reste pertinente. L'ordre de grandeur du temps de cohérence d'une particule qui heurte une poussière est beaucoup plus court que le temps caractéristique de modification de sa trajectoire ; et plus le système est complexe, plus court est son temps de cohérence. Comprendre le passage d'une description quantique à une description classique d'un phénomène physique nécessite de maîtriser les différents facteurs qui déterminent ce temps de cohérence.

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 4 pages

Médias de l’article

Intrication quantique de deux photons

Intrication quantique de deux photons
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Niels Bohr et Albert Einstein

Niels Bohr et Albert Einstein
Crédits : Science & Society Picture Library/ Getty Images

photographie

Téléportation quantique aux Canaries

Téléportation quantique aux Canaries
Crédits : NASA

photographie

Afficher les 3 médias de l'article


Écrit par :

  • : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

Classification

Autres références

«  INTRICATION QUANTIQUE  » est également traité dans :

PHOTONS TWISTÉS

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 354 mots

Le phénomène d'intrication des états quantiques est aujourd'hui un des domaines les plus actifs de la physique où des résultats souvent inattendus paraissent chaque mois. Ainsi, des physiciens autrichiens ont récemment conçu et réalisé une nouvelle technique d'intrication qui met en jeu des photons portant un grand moment orbital angulaire. Les auteurs de cette étude considèrent que l'intricatio […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Bernard PIRE, « INTRICATION QUANTIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 27 novembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/intrication-quantique/