SÉPARABILITÉ ET NON-SÉPARABILITÉ, mécanique quantique

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Le théorème de Bell et le passage à l'expérience

Bell prolonge l'argument E.P.R. en développant un formalisme dans lequel les corrélations sont la conséquence d'une propriété commune aux deux photons d'une même paire, décrite par une variable cachée. En imposant en plus une condition de localité fidèle à l'esprit d'Einstein, étroitement liée aux hypothèses [H2] et [H3], il montre alors que les corrélations sont soumises à des contraintes — les inégalités de Bell — en conflit avec les prédictions quantiques. Le débat a donc changé de nature, puisqu'il suffit, en principe, de faire des mesures de corrélation pour trancher.

Les expériences allaient en fait se révéler très délicates. Une première génération d'expériences, au début des années 1970, donna des résultats contradictoires, ce qui n'est pas très étonnant en raison de l'extrême faiblesse des signaux. En 1976, l'expérience de Fry (College Station, Texas), qui utilisait un laser pour exciter les atomes, donna un résultat plus net en faveur de la mécanique quantique. Mais c'est au début des années 1980 qu'une équipe de l'institut d'optique d'Orsay (Alain Aspect, Philippe Grangier, Gérard Roger, Jean Dalibard) mena à bien une série d'expériences montrant, de façon irréfutable, la violation des inégalités de Bell et la confirmation des prédictions quantiques. Cette équipe réalisa la première expérience qui suit très exactement le schéma idéal de la figure. Elle put également mettre en œuvre des « polariseurs mobiles », se plaçant ainsi dans une situation où l'hypothèse H2 (causalité relativiste) a toute raison de s'appliquer. Bien que techniquement moins précise que les autres, cette dernière expérience a le mérite de tester complètement le principe de séparabilité.

Corrélation E.P.R. avec des paires de photons

Dessin : Corrélation E.P.R. avec des paires de photons

Corrélation E.P.R. avec des paires de photons. Deux photons ?1 et ?2, émis dans un état particulier de polarisation (état E.P.R.) par la source S, sont soumis à des mesures de polarisation simultanées grâce aux polariseurs I et II orientés suivant des directions a et b. Pour des... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Expérience avec aiguillages optiques

Dessin : Expérience avec aiguillages optiques

Expérience avec aiguillages optiques. Ce schéma généralise celui du document Corrélation E.P.R. avec des paires de photons. L'aiguillage C1 envoie alternativement la lumière vers les polariseurs I ou I', dans des orientations a ou a', réalisant ainsi l'équivalent d'un polariseur basculant... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

À quelques réserves près, l'expérience a tranché en faveur de la mécanique quantique. Grâce au théorème de Bell, ce résultat prend une portée très vaste : il est impossible d'interpréter ces expériences en termes de théories locales à variables cachées, et il n'y a aucun espoir de compléter la mécanique quantique de cette façon.

Il faut donc renoncer à une conception du monde physique dans l'esprit des hypothèses H2 et H3 du raisonnement E.P.R., conception « réaliste séparable », ou « réaliste locale ». C'est en ce sens que l'on doit comprendre la conclusion selon laquelle la nature serait non locale, ou non séparable, comme le prédit la théorie quantique. Les travaux décrits ici ont permis de donner à cette « non-séparabilité quantique » un statut expérimental solide. En revanche, le statut épistémologique de la non-séparabilité et ses liens avec les postulats de la mécanique quantique font encore actuellement l'objet de travaux actifs, et sont donc susceptibles d'évoluer dans les années à venir.

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

Médias de l’article

Mécanique quantique et probabilités

Mécanique quantique et probabilités
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Corrélation E.P.R. avec des paires de photons

Corrélation E.P.R. avec des paires de photons
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Expérience avec aiguillages optiques

Expérience avec aiguillages optiques
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Afficher les 3 médias de l'article


Écrit par :

  • : directeur de recherche au C.N.R.S., à l'Institut d'optique théorique et appliquée d'Orsay, maître de conférence à l'Ecole polytechnique, Palaiseau
  • : docteur; chargé de recherche au CNRS

Classification

Autres références

«  SÉPARABILITÉ ET NON-SÉPARABILITÉ, mécanique quantique  » est également traité dans :

ESPAGNAT BERNARD D' (1921-2015)

  • Écrit par 
  • Michel PATY
  • , Universalis
  •  • 1 209 mots

Physicien français, spécialiste de l'étude des particules élémentaires, une des branches de la physique les plus marquées par le renouvellement rapide des connaissances, Bernard d'Espagnat fut un des penseurs notoires sur les problèmes conceptuels et philosophiques de la mécanique quantique. Dépassant le public restreint des physiciens et des philosophes des sciences, son ouvrage À la recherche d […] Lire la suite

INTRICATION QUANTIQUE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 2 078 mots
  •  • 3 médias

Presque cent ans après sa naissance, la physique quantique s'est révélée indispensable à la description des atomes et des interactions fondamentales. Pratiquement inintelligible sans le recours à une formulation mathématique difficile d'accès, les tentatives de vulgarisation de ses concepts ont toujours dérouté l'intelligence concrète tant le vocabulaire adéquat semble manquer. Longtemps cantonné […] Lire la suite

QUANTIQUE PHYSIQUE

  • Écrit par 
  • Claude de CALAN
  •  • 5 280 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre «  Problèmes d'interprétation et controverses »  : […] La physique quantique présente des caractères inhabituels, dont l'interprétation a été longuement discutée. Cette réflexion a donné lieu à des controverses passionnées, dont certaines durent encore. Tout d'abord, les relations de Heisenberg limitent la détermination simultanée des positions et des impulsions. À l'inverse de ce que sous-entend la physique classique, il faut admettre que la positio […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Alain ASPECT, Philippe GRANGIER, « SÉPARABILITÉ ET NON-SÉPARABILITÉ, mécanique quantique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 12 janvier 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/separabilite-et-non-separabilite-mecanique-quantique/