L’intrication quantique n’est pas instantanée

L’idée que deux particules puissent s’influencer instantanément à des milliards de kilomètres de distance fascine autant qu’elle dérange. Et si ce lien mystérieux, connu sous le nom d’intrication quantique, n’était pas si immédiat qu’on le croyait ? C’est ce que révèle une expérience spectaculaire menée à l’Université technique de Vienne, qui pourrait bien bouleverser notre compréhension du temps, de l’espace… et de la réalité elle-même.

L’intrication quantique est sans doute l’un des phénomènes les plus mystérieux et fascinants de la physique. Pour comprendre ce que cela signifie, imaginez deux particules – par exemple, deux électrons – qui interagissent fortement pendant un certain temps, puis s’éloignent l’une de l’autre. Une fois cette interaction terminée, ces deux particules restent intriquées : elles partagent un état commun, comme si elles faisaient encore partie d’un tout, même séparées par des milliers de kilomètres.

Ce lien étrange a une conséquence spectaculaire : si vous mesurez une propriété de la première particule (comme sa polarisation ou son spin), vous connaissez instantanément celle de la seconde, sans même avoir besoin de la mesurer. Cela semble violer notre intuition selon laquelle l’information ne peut pas voyager plus vite que la lumière — d’où la célèbre expression d’Einstein, qui appelait cela une « action fantomatique à distance » (spooky action at a distance), car cela semblait presque magique.

Mais ce n’est pas de la magie : c’est la mécanique quantique. Et contrairement à une simple corrélation (comme deux gants dans une boîte, où connaître le droit vous révèle le gauche), ici, les propriétés ne sont pas définies à l’avance. Elles ne « prennent forme » qu’au moment de la mesure, ce qui rend l’effet d’autant plus déroutant.

Pendant longtemps, les scientifiques ont pensé que cette connexion entre particules intriquées se formait instantanément– comme un interrupteur qu’on actionne, sans délai. Mais en réalité, cela n’avait jamais été directement testé : on observait les effets de l’intrication, mais on ne savait pas combien de temps il fallait pour que ce lien quantique se crée entre deux particules. Était-ce vraiment immédiat ? Ou ce lien mettait-il, même à l’échelle microscopique, un tout petit peu de temps à s’installer ?

C’est ce défi vertigineux qu’ont relevé les chercheurs de la TU Wien, en Autriche. Dans leur expérience, décrite dans la prestigieuse revue Physical Review Letters, ils ont utilisé des impulsions laser ultra-brèves pour générer une intrication entre deux électrons dans un atome.

Le principe : en envoyant un éclair laser extrêmement intense et rapide sur un atome, un électron est expulsé, tandis qu’un second électron reste dans l’atome, mais passe à un état d’énergie plus élevé. Les deux électrons, bien que séparés, sont alors quantiquement liés.

Leur outil de mesure ? Le temps… à l’échelle de l’attoseconde, soit un milliardième de milliardième de seconde(0,000000000000000001 s). Grâce à deux faisceaux lasers distincts, les physiciens ont pu déterminer avec une précision inédite le moment où cette intrication se forme.