SÉPARABILITÉ ET NON-SÉPARABILITÉ, mécanique quantique

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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.

Expérience avec aiguillages optiques

Dessin : Expérience avec aiguillages optiques

Dessin

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... 

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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 [...]


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Mécanique quantique et probabilités

Mécanique quantique et probabilités
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Corrélation E.P.R. avec des paires de photons

Corrélation E.P.R. avec des paires de photons
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Expérience avec aiguillages optiques

Expérience avec aiguillages optiques
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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

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Pour citer l’article

Alain ASPECT, Philippe GRANGIER, « SÉPARABILITÉ ET NON-SÉPARABILITÉ, mécanique quantique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 25 septembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/separabilite-et-non-separabilite-mecanique-quantique/