Outil quantique gratuit · Niveau: 1re année du supérieur
Intrication et test de Bell
Deux particules, deux détecteurs et un curseur pour le degré d'intrication. L'écart entre les deux lignes est tout l'argument.
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- Réglez les deux détecteurs sur 30°. La corrélation affiche 1,00 et les deux résultats coïncident toujours, ce qui en soi n'a rien d'étrange.
- Mettez maintenant le détecteur A à 0° et B à 45°, puis activez la comparaison classique. La droite en pointillés autorise 0,50 là où la courbe donne 0,71. Rien à réponses décidées d'avance ne monte jusque-là.
- Activez CHSH et appuyez sur les meilleurs angles : S affiche 2,828. Ramenez maintenant l'intrication à 0 et S retombe sous 2 pour de bon.
Une paire intriquée possède un seul état qu'on ne peut pas découper en un état par particule : aucune des deux moitiés n'a d'état propre. Mesurez les deux selon des axes séparés d'un angle et la corrélation trace une cosinusoïde. Toute théorie où les deux réponses étaient décidées d'avance reste sous une droite, et le total CHSH de quatre de ces mesures ne dépasse pas 2 pour une telle théorie, alors que la mécanique quantique atteint 2,83.
L'erreur classique
Mesurer une particule envoie un signal à l'autre.
Activez la couche des résultats et lisez la ligne d'Alice seule. Elle reste à 50/50 à tous les angles, quoi que Bob fasse de son cadran, donc il n'y a rien à décoder dans ses résultats. La corrélation n'apparaît qu'une fois les deux listes côte à côte, et porter une liste à travers une pièce est aussi lent que tout le reste.
Réglez les deux détecteurs pareil et rien n'est étrange
Avec une paire pleinement intriquée et les deux cadrans sur un même angle, les deux résultats coïncident toujours. Mettez une chaussette rouge dans une enveloppe et une bleue dans l'autre, envoyez-les aux deux bouts du pays, et ouvrir l'une vous dit aussitôt ce que contient l'autre. Personne ne trouve la poste fantomatique.
L'histoire des chaussettes fait pourtant une promesse : les couleurs étaient fixées avant l'envoi. Tout ce qui suit teste cette promesse, et le seul endroit où la tester est aux angles où les deux cadrans divergent.
Là où les deux lignes se séparent
La droite en pointillés est le mieux que puisse faire une théorie à réponses décidées d'avance tout en coïncidant parfaitement à 0°. La courbe est ce que prédit la mécanique quantique et ce que mesurent les laboratoires. Entre 0° et 90°, la courbe passe au-dessus de la droite, et aucune astuce sur les chaussettes ne comble cet écart.
Cette image est le théorème de Bell. Il ne dit pas que les maths sont bizarres, il dit qu'une famille entière d'explications raisonnables tombe devant des nombres que vous pouvez aller mesurer. Aspect, Clauser et Zeilinger ont reçu le prix Nobel 2022 pour avoir fermé les failles de ces expériences.
L'intrication est une quantité, pas un interrupteur
Ramenez l'intrication à 0 et l'état devient un produit ordinaire de deux particules indépendantes. Activez CHSH et S ne dépassera 2 sous aucun réglage. Remontez à 1, appuyez sur les meilleurs angles, et S grimpe à 2,83.
Faites-le une fois avant d'accepter une phrase contenant le mot fantomatique. Le comportement étrange ne vient pas de deux particules ayant partagé une pièce. Il appartient à un état partagé précis, il arrive par degrés, et il a un nombre.
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Questions fréquentes
- Qu'est-ce que l'intrication quantique ?
- Un état de deux particules ou plus qu'on ne peut pas découper en un état séparé pour chacune. Aucune des particules n'a d'état propre, seule la paire en a un. Il n'y a pas de fil caché entre elles, et rien n'y va plus vite que la lumière.
- Que dit l'inégalité CHSH ?
- Combinez quatre mesures de corrélation à deux réglages chacune : toute théorie locale à variables cachées donne au plus 2. La mécanique quantique atteint 2√2, environ 2,83, et s'arrête là. Mesurer au-dessus de 2 écarte cette famille entière de théories, pas seulement l'une d'elles.
- L'intrication transmet-elle plus vite que la lumière ?
- Non. Chaque côté ne voit qu'un pur hasard quoi que fasse l'autre, donc il n'y a rien à décoder dans les données locales. La corrélation n'apparaît qu'une fois les deux listes de résultats comparées, et comparer suppose de les transmettre par les moyens ordinaires.
- Tous les états intriqués sont-ils aussi étranges ?
- Non, et le curseur d'intrication le montre. Les états partiellement intriqués donnent une corrélation plus faible et une valeur CHSH plus petite, et en dessous d'un certain degré l'inégalité n'est plus violée du tout. L'intrication est une quantité, pas un oui ou non.
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