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Using entanglement to test whether gravity is quantum just got more complicated
L'utilisation de l'intrication pour tester si la gravité est quantique vient de se compliquer
Par Krystal Kasal, Phys.org
édité par Gaby Clark, relu par Robert Egan
Notes des éditeurs
Diagrammes de Feynman pour l'électrodynamique quantique ou la gravité quantique linéaire. Crédit : Nature (2025). DOI : 10.1038/s41586-025-09595-7
Unifier la gravité et la théorie quantique reste un objectif majeur de la physique moderne. Malgré le succès de l'unification de toutes les autres interactions fondamentales (électromagnétisme, force forte et force faible) avec la mécanique quantique et de nombreuses tentatives d'explication d'une « gravité quantique », les scientifiques n'y sont toujours pas parvenus. Pourtant, certains pensent que nous nous rapprochons de la détermination de la possibilité de combiner ces deux théories ou de leur incompatibilité fondamentale.
L'une des principales pistes pour prouver ou réfuter la nature quantique de la gravité est l'expérience proposée par Richard Feynman pour tester si la gravité peut intriquer deux objets massifs. En théorie, une telle intrication indiquerait un comportement quantique. Bien qu'il n'ait pas été possible de réaliser cette expérience en 1957, lorsque Feynman a eu l'idée, les nouvelles avancées scientifiques la rendent plus réaliste.
Cependant, une nouvelle étude, publiée dans Nature, affirme que c'est un peu plus compliqué. Les chercheurs impliqués dans l'étude ont déterminé, grâce à leurs calculs, que l'intrication n'est pas nécessairement une preuve de la gravité quantique – et que la gravité classique peut également générer cette intrication dans certains cas.
« Bien que l'intrication puisse être utilisée pour fournir des preuves de la nature quantique de la gravité, contrairement à ce qui était considéré précédemment, cela n'est pas sans ambiguïté et constitue, au contraire, un problème fondamentalement phénoménologique : cela dépend des paramètres et de la forme de l'expérience », expliquent les auteurs de l'étude.
L'équipe explique que la clé réside dans l'utilisation de la théorie quantique des champs. L'idée actuelle est que la gravité classique ne peut impliquer que des opérations locales et des échanges d'informations classiques (LOCC), ce qui signifie qu'elle ne devrait pas produire d'intrication, car cela serait « non physique » et nécessiterait que l'information voyage plus vite que la vitesse de la lumière. Or, lorsque l'équipe a combiné la théorie quantique des champs pour la matière avec la gravité classique, ce n'est pas ce qu'elle a constaté. « Nous montrons ici que les théories classiques locales de la gravité peuvent, en fait, générer de la communication quantique et, par conséquent, de l'intrication. Les arguments et les théorèmes selon lesquels la gravité classique n'opère qu'en tant que LOCC (opérations locales et communication classique) traitent implicitement la matière dans le cadre de la mécanique quantique standard. Cependant, à notre connaissance, la matière obéit à la théorie quantique des champs (TQC), et lorsque l'on en tient compte, nous montrons qu'une interaction gravitationnelle classique donne naturellement lieu à une communication quantique », écrivent-ils.
L'équipe explique que cette communication quantique provient de propagateurs de matière virtuels, et non des propagateurs de gravitons virtuels supposés. Ils affirment que les théorèmes précédents adoptaient une vision trop restrictive de la nature de l'interaction gravitationnelle. Ils expliquent que, si la gravité quantique n'implique que des propagateurs de gravitons virtuels, la théorie quantique des champs implique également des propagateurs de matière virtuels.
Selon leurs calculs, les deux peuvent conduire à l'intrication. Par conséquent, l'intrication observée dans des expériences, comme celle de Feynman, ne constitue pas une preuve univoque de la gravité quantique.
Heureusement, l'expérience de Feynman reste utile. Bien que la gravité classique et la gravité quantique semblent toutes deux produire de l'intrication, elles le font avec des intensités différentes. L'intensité dépend de paramètres tels que la masse et la durée de l'expérience, et il est encore possible de distinguer si l'effet est quantique ou classique. Néanmoins, les résultats de cette étude pourraient bien avoir complexifié le travail de toute une vie d'au moins quelques physiciens.
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RESUME
L utilisation pour tester la nature quantique de la gravité se complexifie.
L'intrication entre objets massifs, auparavant considérée comme une preuve irréfutable de la gravité quantique, peut également résulter de la gravité classique lorsqu'on inclut la théorie quantique des champs pour la matière. La gravité classique et la gravité quantique peuvent toutes deux générer de l'intrication par différents mécanismes ; par conséquent, l'observation de l'intrication seule ne constitue pas une preuve univoque de la gravité quantique ; les paramètres expérimentaux et l'intensité de l'intrication demeurent cruciaux.
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COMMENTAIRES
D'abord quelques questions-réponses basiques sur ce texte .
1/L'intrication quantique est-elle scientifiquement prouvée ?
L'intrication quantique a été étudiée scientifiquement
avec des photons, des électrons, des quarks top, des molécules et même de petits diamants. L'utilisation de l'intrication quantique dans la communication et le calcul reste cependant
un domaine de recherche actif dont onignore quel sera le vrai développement
2/ Malgré les travaux de Anton Zeilinger et de
A lain
Aspect certains traits ou détails
du phénomène de l 'ntrication quantique restent inexpliqués donc son
''contenu ''réel '' pose problème
3Prenant de la distance :
q'a dit Stephen Hawking à propos de la physique quantique ?
En fin de compte, Hawking, en collaboration avec Hertog et d'autres scientifiques, est arrivé à la conclusion que pour comprendre le passé, nous devons partir du présent et comprendre que la mécanique quantique implique qu'il n'existe pas de passé classique et linéaire se déroulant derrière nous.
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More information: Joseph Aziz et al, Classical theories of gravity produce entanglement, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09595-7
Journal information: Nature
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