Nouvel exploit en physique quantique - Des physiciens de l’UNIGE démontrent la possibilité d’intriquer un photon et un cristal

L’équipe du professeur Nicolas Gisin bénéficie d’une renommée internationale dans le domaine de la physique quantique. Les dernières prouesses des physiciens de l’Université de Genève (UNIGE) devraient y contribuer encore davantage puisqu’ils viennent de réussir à intriquer un photon, leur «objet usuel», avec un cristal, soit un objet nettement moins évident dans ce contexte, du fait qu’on peut le saisir. En effet, publiés dans la revue Nature, ces résultats attestent le franchissement d’une étape importante vers la possibilité d’intriquer des objets concrets. Ils pourraient déboucher, à terme, sur l’élaboration de mémoires quantiques permettant de préserver le secret de l’information transmise dans le cadre de réseaux étendus.

Cela fait plusieurs années que le groupe du prof. Nicolas Gisin travaille aux frontières du «saisissable» en explorant, menant des recherches en physique quantique, ce qui apparaît comme un nouveau type de causalité appelé «l’intrication». On considère en général deux types de causalité -ou de corrélation- dans le monde physique: soit qu’un premier événement en a influencé un second, soit que les deux événements corrélés ont une cause commune dans un passé commun.

Or, les travaux des chercheurs de l’UNIGE démontrent depuis un certain temps que l’intrication constitue une troisième catégorie de causalité, dans le sens où elle est une propriété typique du monde atomique, qui permet à deux particules de se comporter comme un seul objet, bien qu’elles se trouvent éloignées l’une de l’autre dans l’espace. En d’autres termes, les corrélations de la physique quantique échappent aux modèles explicatifs dominants de la physique classique.

L’âge de cristal
Tandis qu’elle menait surtout des expériences mettant en jeu des intrications entre photons, c’est-à-dire entre des particules de lumière, l’équipe de physiciens du prof. Gisin vient de parvenir à intriquer un photon avec un cristal. Cet exploit, qui témoigne de la possibilité d’intriquer des objets plus solides et saisissables, a été réalisé à partir de la fabrication de deux photons intriqués. Il s’agit ensuite de les séparer et d’envoyer un de ces photons dans un cristal afin qu’il lui transmette son «état d’intrication».

Les chercheurs ont parachevé leurs travaux en démontrant que, comme dans le cas de deux photons, l’intrication entre le photon et le cristal transgressait les deux types de causalités propres à la physique classique. Le constat de la simultanéité des réactions du photon et du cristal a permis ainsi d’exclure toute influence de l’un sur l’autre, tandis que le non-respect des «inégalités de Bell» a conduit à exclure toute explication basée sur une cause commune.

Vers les mémoires quantiques de demain
A paraître dans la revue Nature de cette semaine, ces résultats pourraient avoir des échos dans les deux domaines d’application privilégiés de la physique quantique, à savoir la téléportation et la cryptographie quantiques. C’est particulièrement probable dans le cas de la dernière, qui pourrait compter alors sur les possibilités que ces travaux ouvrent en mettant au point des mémoires quantiques, capables de préserver l’état de confidentialité de l’information transmise au sein de réseaux à grande échelle.

Contact: Nicolas Gisin, aux tél. (+41) 22 379 65 97, (+41) 79 776 23 17

2011