Concept de voile solaire japonaise IKAROS sur un système en étoile à distanceNous avons déjà discuté du projet de Yuri Milner et Stephen Hawking,
Breakthrough Starshot , d'envoyer un vaisseau spatial vers un autre système solaire situé dans notre galaxie. Et bien qu'un réseau géant de lasers puisse en principe envoyer des navires légers de la taille d'une puce à une autre étoile à une vitesse de 20% de la vitesse de la lumière, on ne sait pas comment ces appareils, dépourvus de sources d'énergie, nous transmettront des messages à travers de vastes espaces. Olivier Manuel pense avoir trouvé une issue:
C'est une hypothèse audacieuse, mais est-il possible d'utiliser l'intrication quantique pour transmettre des messages?
Cela vaut la peine d'envisager une telle opportunité. Jetons un coup d'œil à cette idée.
Imaginez que vous ayez deux pièces, chacune pouvant être tirée par des têtes ou des queues. L'un est avec vous, l'autre avec moi et nous sommes très éloignés. Nous les jetons, les attrapons et les mettons sur la table. Lorsque nous regardons la pièce, nous nous attendons à ce que chacun de nous ait 50/50 chances d'ouvrir l'aigle et 50/50 à la queue. Dans l'Univers ordinaire et démêlé, nos résultats avec vous ne dépendront pas les uns des autres. Si vous obtenez un aigle, j'ai encore 50/50 de chances d'obtenir un aigle ou une queue. Mais dans des circonstances particulières, les résultats peuvent être déroutants, c'est-à-dire que lorsque vous obtenez un aigle, vous pouvez être sûr à 100% que j'ai la queue - avant même de vous le faire savoir. Vous le saurez instantanément, même s'il y a des années-lumière entre nous.
Test de mécanique quantique de Bell pour les particules à spin demi-entierEn physique quantique, ce ne sont pas les pièces qui se confondent, mais les particules individuelles, les électrons ou les photons, puis, par exemple, chacun des photons a un spin de +1 ou -1. Si vous mesurez le spin de l'un d'entre eux, vous pouvez immédiatement reconnaître le spin de l'autre, même s'il est séparé d'un demi-univers. Jusqu'à ce que vous mesuriez le spin de ces particules, elles existeront dans un état indéfini; mais lorsque vous en mesurez un, vous reconnaîtrez immédiatement le second. Sur Terre, nous avons mené une expérience où deux photons intriqués étaient séparés de plusieurs kilomètres, et nous avons mesuré leurs spins avec un intervalle inférieur à quelques nanosecondes. Nous avons constaté que si l'un d'eux s'avérait être +1, nous savions que l'autre est -1 10000 fois plus rapide que la vitesse de la lumière ne nous permettrait de transmettre cette information.
Revenons à la question d'Olivier: cette confusion peut-elle être utilisée pour transmettre des messages d'un système stellaire distant au nôtre? En principe, oui, si la mesure prise à distance est prise comme l'une des formes de communication. Mais en parlant de messages, vous voulez probablement dire que vous voulez savoir quelque chose sur le point distant. Vous pouvez, par exemple, garder une particule dans un état indéfini, l'envoyer à une étoile éloignée et définir la tâche de trouver une planète rocheuse dans la zone habitable. Si le système trouve la planète, alors la mesure force la particule à accepter l'état +1, et s'il ne la trouve pas, la mesure donne à la particule l'état -1.
Par conséquent, il semble que la particule sur Terre, lorsque vous la mesurez, soit soit dans l'état -1, ce qui signifie que le vaisseau spatial a trouvé une planète rocheuse dans la zone habitée, soit dans l'état +1, ce qui signifie qu'il n'y a pas de planète là-bas . Si vous savez qu'une mesure a eu lieu, vous devriez pouvoir prendre votre mesure et découvrir immédiatement l'état de cette particule, qui est probablement à plusieurs années-lumière de vous.
Modèle d'onde pendant le passage des électrons à travers deux fentes. Si nous mesurons à travers quel intervalle spécifique les électrons passent, l'image de l'interférence quantique est violée.Un plan brillant, mais il a un problème: l'intrication ne fonctionne que si vous demandez à la particule: "dans quel état êtes-vous?". Si vous forcez une particule enchevêtrée à accepter un état, vous violerez l'intrication et la mesure sur Terre ne dépendra pas des mesures d'une étoile éloignée. Si vous mesurez simplement l'état d'une particule éloignée, que ce soit +1 ou -1, alors votre mesure sur Terre vous donnera respectivement -1 ou +1, et vous connaîtrez l'état de l'étoile éloignée. Mais si vous forcez une particule éloignée à accepter un état de +1 ou -1, cela signifie, quel que soit le résultat, que votre particule sur Terre sera dans un état de +1 ou -1 avec 50/50 chances.
Expérience d'effacement quantiqueC'est l'une des propriétés les plus obscures de la physique quantique: l'intrication peut être utilisée pour obtenir des informations sur un composant d'un système lorsque vous connaissez l'état complet et que vous mesurez l'état d'un autre composant, mais pas pour créer et transmettre des informations d'une partie d'un système intriqué à une autre. Une idée délicate, Olivier, mais il n'y a pas de communication à une vitesse plus rapide que la lumière.
L'effet de la téléportation quantique est confondu avec le déplacement plus rapide que la lumière. En fait, l'information n'est pas transmise plus rapidement que la lumièreL'intrication quantique est une propriété étonnante, et elle peut être utilisée à différentes fins, par exemple, dans un système de serrure / clé idéal. Mais les communications sont-elles plus rapides que la lumière? Pour comprendre pourquoi cela est impossible, vous devez comprendre la propriété clé de la physique quantique: forcer une partie d'un système enchevêtré à passer à un certain état ne vous permet pas d'obtenir des informations sur cet état en mesurant sa partie restante. Comme le dit la célèbre déclaration de Niels Bohr:
Si la mécanique quantique ne vous a pas encore choqué, vous ne le comprenez tout simplement pas encore.
L’Univers joue constamment avec nous aux dés, au grand dam d’Einstein. Mais la nature dérange même nos meilleures tentatives de tricher dans ce jeu. Si seulement tous les juges avec les arbitres étaient aussi stricts que les lois de la physique quantique!