Contacts : Agustin Palacios-Laloy et Denis Vion
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Les expériences de violation d'une inégalité de Bell avec deux objets séparés dans l'espace sont considérées comme la meilleure preuve de la nature intrinsèquement quantique du monde : les états des deux objets peuvent être si intimement liés (les physiciens disent « intriqués ») que parler de l'état de chacun d'eux n'a plus de sens, même lorsqu'ils sont très éloignés l'un de l'autre.
L’expérience historique d’A. Aspect, dans laquelle les objets quantiques étaient des grains de lumière polarisée (des photons), a parfaitement illustré cela. Antony Leggett (Prix Nobel de Physique en 2003) a proposé par ailleurs une inégalité similaire à celle de Bell, appliquée cette fois non pas à deux objets séparés spatialement, mais à un unique objet mesuré à des instants successifs, d’où le nom « d’inégalité de Bell en temps ». Cette inégalité vient d’être testée et observée comme étant violée pour la première fois par un groupe de chercheurs du CEA (CEA-IRAMIS-SPEC).
Dans ce travail, qui fait l’objet d’un article dans la revue Nature Physics, l’objet en question est un petit circuit électrique supraconducteur (voir schéma b sur la figure) se comportant globalement comme le système quantique le plus simple : un spin ½ (analogue quantique d’une toupie en rotation autour de son axe σ – en orange sur le dessin a). A l’aide d’un champ externe (en magenta), les chercheurs font tourner ce spin autour d’un axe x perpendiculaire à σ, tout en mesurant en continu (par le champ vert) sa projection σz selon l’axe z. Les corrélations temporelles C(t) du signal mesuré violent (au niveau de la flèche verte sur le graphe) l’inégalité fL(t) = 2C(t)- C(2t) ≤ 1 établie par Leggett pour un objet classique.
Cette violation, qui suit précisément les prédictions de la physique quantique (courbe bleue), montre que le circuit électrique étudié est « véritablement » quantique : il n’a pas d’état bien défini s’il n’est pas observé, et ne peut être observé sans que son évolution temporelle en soit profondément modifiée.
Références :
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Experimental violation of a Bell's inequality in time with weak measurement A. Palacios-Laloy1, F. Mallet1, F. Nguyen1, P. Bertet1, D. Vion1, D. Esteve1 and A. N. Korotkov2, Nature Physics 6 (2010) 447. |
– Voir aussi l'article « New and Views » de la revue Nature :
Quantum mechanics: No moon there, Johan E. Mooij, Nature 6 (2010) 401.
« Un expérience révèle qu'un circuit supraconducteur micrométrique suit les lois de la mécanique quantique, bien différentes de notre expérience usuelle du comportement des objets macroscopiques.
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– Communiqué de presse CEA. |
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– Site WEB du groupe Quantronique de l'IRAMIS-SPEC