SCIENCES ENERGIES ENVIRONNEMENT /WEEK 41 /LES NOBEL DE PHYSIQUE DE 2022

 Traduction du jour :'' Three scientists share Nobel Prize in Physics for work in quantum mechanics

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Trois scientifiques se partagent le prix Nobel de physique pour leurs travaux en mécanique quantique

Le secrétaire général de l'Académie royale des sciences de Suède Hans Ellegren, au centre, Eva Olsson, à gauche et Thors Hans Hansson, membres du Comité Nobel de physique annoncent le lauréat du Prix Nobel de physique 2022, de gauche à droite sur l'écran, Alain Aspect, John F. Clauser et Anton Zeilinger, lors d'une conférence de presse à l'Académie royale des sciences de Suède, à Stockholm, en Suède, le mardi 4 octobre 2022. Crédit : Jonas Ekstromer / TT News Agency via AP

Trois scientifiques ont remporté conjointement le prix Nobel de physique de cette année mardi pour avoir prouvé que de minuscules particules pouvaient conserver une connexion les unes avec les autres même lorsqu'elles étaient séparées, un phénomène autrefois mis en doute mais maintenant exploré pour des applications potentielles dans le monde réel telles que le cryptage des informations.

Le Français Alain Aspect, l'Américain John F. Clauser et l'Autrichien Anton Zeilinger ont été cités par l'Académie royale des sciences de Suède pour des expériences prouvant que le domaine "totalement fou" des intrications quantiques n'est que trop réel. Ils ont démontré que des particules invisibles, telles que les photons, peuvent être liées ou « enchevêtrées » les unes avec les autres même lorsqu'elles sont séparées par de grandes distances.

Tout remonte à une caractéristique de l'univers qui a même déconcerté Albert Einstein et relie la matière et la lumière d'une manière enchevêtrée et chaotique.

Des éléments d'information ou de matière qui étaient côte à côte, même s'ils sont maintenant séparés, ont une connexion ou une relation, ce qui peut éventuellement aider à chiffrer des informations ou même à se téléporter. Un satellite chinois le démontre maintenant et des ordinateurs quantiques potentiellement rapides comme l'éclair, encore au stade petit et peu utile, s'appuient également sur cet enchevêtrement. D'autres espèrent même l'utiliser dans des matériaux supraconducteurs.

"C'est tellement bizarre", a déclaré Aspect à propos de l'enchevêtrement dans un appel téléphonique avec le comité Nobel. "J'accepte dans mes images mentales quelque chose qui est totalement fou."

John F. Clauser parle aux journalistes au téléphone à son domicile de Walnut Creek, en Californie, le mardi 4 octobre 2022. Trois scientifiques ont remporté conjointement le prix Nobel de physique de cette année mardi, pour leurs travaux sur la science de l'information quantique qui a des applications importantes, par exemple dans le domaine du chiffrement. Clauser, Alain Aspect de France et Anton Zeilinger d'Autriche ont été cités par l'Académie royale des sciences de Suède pour avoir découvert comment des particules connues sous le nom de photons peuvent être liées ou «intriquées» les unes avec les autres même lorsqu'elles sont séparées par de grandes distances. .Crédit : AP Photo/Terry Chea

Pourtant, les expériences du trio ont montré que cela se produisait dans la vraie vie.

"Pourquoi cela se produit, je n'en n ai pas la moindre idée approchée ''

, a déclaré Clauser à l'Associated Press lors d'une interview sur Zoom dans laquelle il a reçu l'appel officiel de l'Académie suédoise plusieurs heures après que des amis et des médias l'ont informé de son prix. "Je ne comprends pas comment cela fonctionne, mais l'enchevêtrement semble être très réel."

Ses collègues gagnants ont également déclaré qu'ils ne pouvaient pas expliquer le comment et le pourquoi de cet effet. Mais chacun a fait des expériences de plus en plus complexes qui prouvent que c'est juste.

Clauser, 79 ans, a reçu son prix pour une expérience de 1972, bricolée avec du matériel de récupération, qui a contribué à régler un célèbre débat sur la mécanique quantique entre Einstein et le célèbre physicien Niels Bohr. Einstein a décrit "une action effrayante à distance" qu'il pensait finir par réfuter.

Le professeur Anton Zeilinger de l'Université de Vienne assiste à une conférence de presse à l'Institut d'optique quantique et d'information quantique à Vienne, en Autriche, le mardi 4 octobre 2022. Le prix Nobel de physique a été décerné à trois scientifiques, Alain Aspect, John F Clauser et Anton Zeilinger pour leurs travaux sur la science de l'information quantique.Crédit : AP Photo/Theresa Wey

"Je pariais sur Einstein", a déclaré Clauser. "Mais malheureusement, j'avais tort et Einstein avait tort et Bohr avait raison."

Aspect a déclaré qu'Einstein avait peut-être tort sur le plan technique, mais qu'il mérite un énorme crédit pour avoir soulevé la bonne question qui a conduit à des expériences prouvant l'intrication quantique.

Ses collègues gagnants ont également déclaré qu'ils ne pouvaient pas expliquer le comment et le pourquoi de cet effet. Mais chacun a fait des expériences de plus en plus complexes qui prouvent que c'est juste.

Clauser, 79 ans, a reçu son prix pour une expérience de 1972, bricolée avec du matériel de récupération, qui a contribué à régler un célèbre débat sur la mécanique quantique entre Einstein et le célèbre physicien Niels Bohr. Einstein a décrit "une action effrayante à distance" qu'il pensait finir par réfuter.

Le professeur Anton Zeilinger de l'Université de Vienne assiste à une conférence de presse à l'Institut d'optique quantique et d'information quantique à Vienne, en Autriche, le mardi 4 octobre 2022. Le prix Nobel de physique a été décerné à trois scientifiques, Alain Aspect, John F Clauser et Anton Zeilinger pour leurs travaux sur la science de l'information quantique.Crédit : AP Photo/Theresa Wey

"Je pariais sur Einstein", a déclaré Clauser. "Mais malheureusement, j'avais tort et Einstein avait tort et Bohr avait raison."

"La plupart des gens supposeraient que la nature est faite de choses réparties dans l'espace et dans le temps", a déclaré Clauser, qui, alors qu'il était lycéen dans les années 1950, a construit un jeu vidéo sur un ordinateur à tube à vide. "Et cela ne semble pas être le cas."

Ce que le travail montre, c'est que "des parties de l'univers - même celles qui sont très éloignées les unes des autres - sont connectées", a déclaré le physicien de Johns Hopkins, N. Peter Armitage. "C'est quelque chose de si peu intuitif et quelque chose de tellement en contradiction avec la façon dont nous pensons de ce 

que le monde" devrait "être."

Ce domaine difficile à comprendre a commencé par des expériences de pensée. Mais ce qui, dans un sens, est une réflexion philosophique sur l'univers, laisse également espérer des ordinateurs plus sûrs et plus rapides, tous basés sur des photons intriqués et de la matière qui interagissent toujours, quelle que soit la distance.

"Avec mes premières expériences, la presse m'a parfois demandé à quoi elles servaient", a déclaré Zeilinger, 77 ans, aux journalistes à Vienne. "Et j'ai dit avec fierté : 'C'est bon à rien. Je fais ça par simple curiosité.'"

Dans l'intrication quantique, l'établissement d'informations communes entre deux photons éloignés "nous permet de faire des choses comme une communication secrète, d'une manière qui n'était pas possible auparavant", a déclaré David Haviland, président du Comité Nobel de physique.

L'information quantique "a des implications larges et potentielles dans des domaines tels que le transfert sécurisé d'informations, l'informatique quantique et la technologie de détection", a déclaré Eva Olsson, membre du comité Nobel. "Ses prédictions ont ouvert les portes d'un autre monde, et cela a également ébranlé les fondements mêmes de la façon dont nous interprétons les messages....

sa couleur existe-t-elle quand personne ne regarde ?

Les paires intriquées de la mécanique quantique peuvent être comparées à une machine qui lance des boules de couleurs opposées dans des directions opposées. Lorsque Bob attrape une balle et voit qu'elle est noire, il sait immédiatement qu'Alice en a attrapé une blanche. Dans une théorie qui utilise des variables cachées, les balles ont toujours contenu des informations cachées sur la couleur à afficher. Cependant, la mécanique quantique dit que les boules étaient grises jusqu'à ce que quelqu'un les regarde, quand l'une est devenue blanche au hasard et l'autre noire. Les inégalités de Bell montrent qu'il existe des expériences qui peuvent différencier ces cas. De telles expériences ont prouvé que la description de la mécanique quantique est correcte.

Une partie importante de la recherche récompensée par le prix Nobel de physique de cette année est une idée théorique appelée inégalités de Bell. Les inégalités de Bell permettent de faire la différence entre l'indétermination de la mécanique quantique et une description alternative utilisant des instructions secrètes, ou des variables cachées. Des expériences ont montré que la nature se comporte comme prédit par la mécanique quantique. Les boules sont grises, sans information secrète, et le hasard détermine lesquelles deviennent noires et lesquelles deviennent blanches dans une expérience.

La ressource la plus importante de la mécanique quantique

Les états quantiques intriqués recèlent le potentiel de nouvelles façons de stocker, de transférer et de traiter l'information.

Des choses intéressantes se produisent si les particules d'une paire intriquée se déplacent dans des directions opposées et que l'une d'elles rencontre ensuite une troisième particule de telle manière qu'elles s'enchevêtrent. Ils entrent alors dans un nouvel état partagé. La troisième particule perd son identité, mais ses propriétés d'origine ont maintenant été transférées à la particule solo de la paire d'origine. Cette façon de transférer un état quantique inconnu d'une particule à une autre s'appelle la téléportation quantique. Ce type d'expérience a été mené pour la première fois en 1997 par Anton Zeilinger et ses collègues.

Remarquablement, la téléportation quantique est le seul moyen de transférer des informations quantiques d'un système à un autre sans en perdre aucune partie. Il est absolument impossible de mesurer toutes les propriétés d'un système quantique et d'envoyer ensuite l'information à un destinataire qui veut reconstruire le système. En effet, un système quantique peut contenir simultanément plusieurs versions de chaque propriété, chaque version ayant une certaine probabilité d'apparaître lors d'une mesure. Dès que la mesure est effectuée, il ne reste plus qu'une version, à savoir celle qui a été lue par l'instrument de mesure. Les autres ont disparu et il est impossible de jamais rien savoir d'eux. Cependant, des propriétés quantiques entièrement inconnues peuvent être transférées à l'aide de la téléportation quantique et apparaître intactes dans une autre particule, mais au prix de leur destruction dans la particule d'origine.

Une fois cela démontré expérimentalement, l'étape suivante consistait à utiliser deux paires de particules intriquées. Si une particule de chaque paire est réunie d'une manière particulière, les particules non perturbées de chaque paire peuvent s'emmêler bien qu'elles n'aient jamais été en contact les unes avec les autres. Cet échange d'intrication a été démontré pour la première fois en 1998 par le groupe de recherche d'Anton Zeilinger.

Des paires de photons enchevêtrés, des particules de lumière, peuvent être envoyées dans des directions opposées à travers des fibres optiques et fonctionner comme des signaux dans un réseau quantique. L'intrication entre deux paires permet d'allonger les distances entre les nœuds d'un tel réseau. Il y a une limite à la distance à laquelle les photons peuvent être envoyés à travers une fibre optique avant qu'ils ne soient absorbés ou ne perdent leurs propriétés. Les signaux lumineux ordinaires peuvent être amplifiés en cours de route, mais cela ne fonctionne pas avec les paires enchevêtrées. Un amplificateur doit capter et mesurer la lumière, ce qui rompt l'enchevêtrement. Cependant, l'échange d'intrication signifie qu'il est possible d'envoyer l'état d'origine plus loin, le transférant ainsi sur de plus longues distances qu'il n'aurait été possible autrement.

Particules enchevêtrées qui ne se sont jamais rencontrées

Deux paires de particules intriquées sont émises par des sources différentes. Une particule de chaque paire est réunie d'une manière spéciale qui les enchevêtre. Les deux autres particules (1 et 4 sur le schéma) sont alors également intriquées. Ainsi, deux particules qui n'ont jamais été en contact peuvent s'emmêler.

Du paradoxe à l'inégalité

Ce progrès repose sur de nombreuses années de développement. Tout a commencé avec l'idée ahurissante que la mécanique quantique permet de diviser un système quantique unique en parties séparées les unes des autres mais qui agissent toujours comme une seule unité.

Cela va à l'encontre de toutes les idées habituelles sur la cause et l'effet et la nature de la réalité. Comment quelque chose peut-il être influencé par un événement se produisant ailleurs sans être atteint par une forme quelconque de signal de celui-ci ? Un signal ne peut pas voyager plus vite que la lumière, mais en mécanique quantique, il ne semble pas nécessaire qu'un signal relie les différentes parties d'un système étendu.

Albert Einstein considérait cela comme irréalisable

L'ère de l'information quantique Ces expériences et d'autres similaires ont jeté les bases de l'intense recherche actuelle en science de l'information quantique.

Pouvoir manipuler et gérer les états quantiques et toutes leurs couches de propriétés nous donne accès à des outils au potentiel inattendu. C'est la base du calcul quantique, du transfert et du stockage d'informations quantiques et des algorithmes de chiffrement quantique. Des systèmes avec plus de deux particules, toutes intriquées, sont maintenant utilisés, ce qu'Anton Zeilinger et ses collègues ont été les premiers à explorer.

Expérimenter les inégalités de Bell

Anton Zeilinger a ensuite effectué d'autres tests sur les inégalités de Bell. Il a créé des paires de photons enchevêtrés en faisant briller un laser sur un cristal spécial et a utilisé des nombres aléatoires pour passer d'un paramètre de mesure à l'autre. Une expérience a utilisé des signaux de galaxies lointaines pour contrôler les filtres et s'assurer que les signaux ne pouvaient pas s'affecter les uns les autres.

Ces outils de plus en plus raffinés rapprochent toujours plus les applications réalistes. Des états quantiques intriqués ont maintenant été mis en évidence entre des photons envoyés à travers des dizaines de kilomètres de fibre optique, et entre un satellite et une station au sol. En peu de temps, des chercheurs du monde entier ont trouvé de nombreuses nouvelles façons d'utiliser la propriété la plus puissante de la mécanique quantique.

La première révolution quantique nous a donné les transistors et les lasers, mais nous entrons maintenant dans une nouvelle ère grâce aux outils contemporains de manipulation des systèmes de particules intriquées.

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COMMENTAIRES

je ne peux rajouter plus a ce tecte deja tres long  .Ul décrit mais n explique ni le pourquoi ni le comment 

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More information: Scientific Background: "For experiments with entangled photons, establishing the violation of Bell inequalities and pioneering quantum information science" (pdf)

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