La superposition et l'intrication fuient le nid quantique

Lorsqu’une forêt perd ses arbres, elle perd également son identité en tant que forêt (en plus de créer un désastre écologique). De même, la théorie quantique serait une tout autre bête sans les effets déterminants de la superposition et de l’intrication. Cependant, l’inverse n’est pas nécessairement vrai. Les deux effets physiques peuvent être observés indépendamment du cadre théorique utilisé pour les expliquer, et une équipe internationale de chercheurs vient de montrer que le lien entre eux ne dépend pas non plus du formalisme mathématique de la théorie quantique. En termes pratiques, le résultat ouvre la porte à la réalisation d’une cryptographie quantique, même si la théorie quantique s’avère incorrecte.

La théorie quantique est à ce jour l’une des théories physiques les plus réussies. Malgré leur nature non intuitive, leurs prédictions concordent toujours avec les observations empiriques. Au fil du temps, les applications émergentes telles que l’informatique quantique et la cryptographie quantique ont suscité un intérêt considérable de la part de l’industrie. Cependant, il reste difficile de la concilier avec la gravité, ce qui suggère que la théorie quantique pourrait être remplacée ou renversée par une autre théorie plus complète dans le futur. Il s’agit d’un processus naturel dans l’évolution scientifique, dans lequel les théories falsifiées sont rejetées et le paradigme change en conséquence.

Bien que l’intrication et la superposition soient largement observées en laboratoire, c’était le formalisme mathématique fourni par la théorie quantique qui expliquait auparavant comment les deux concepts étaient liés. Cela a laissé leur relation exacte sujette à de futures corrections.

Théories probabilistes générales

Dans le dernier ouvrage, décrit dans Physical Review Letters, les chercheurs ont prouvé que dans toute théorie physique, l’intrication peut exister entre différents systèmes si et seulement si une superposition peut exister dans chacun d’eux. Le résultat produit une équivalence entre les deux concepts qui s’étend au-delà du domaine quantique.

Pour montrer que le lien entre superposition et intrication est valable dans toute théorie physique, les chercheurs ont utilisé un cadre appelé théories probabilistes générales. Ce cadre fournit une description mathématique générale des exigences clés d'une théorie physique : les états physiques, leurs transformations et leurs mesures. Le cadre englobe à la fois la théorie classique et la théorie quantique. Plus important encore, il inclut également des théories plus exotiques qui présentent des caractéristiques typiquement quantiques telles que la superposition et l’intrication. Par exemple, dans une de ces théories non classiques, connue sous le nom de «Monde de la boîte», les corrélations non locales qui caractérisent l’intrication peuvent être si fortes qu’elles dépassent ce qui est permis par la théorie quantique.

Cryptographie quantique

Le lien entre ce résultat et la cryptographie quantique réside dans le fait que cette dernière utilise des caractéristiques de la théorie quantique pour assurer un transfert sécurisé d’informations entre deux parties. Un exemple notable est le protocole des manuels scolaires BB84, qui utilise l'intrication pour garantir que tout pirate informatique peut être détecté et exclu de la communication. Si ce protocole devait être largement adopté, mais que son caractère inpiratable soit renversé par une nouvelle théorie, des conséquences catastrophiques pourraient s’ensuivre. Par exemple, de vastes pans de données sensibles, telles que les détails des cartes de crédit, pourraient être compromises par des acteurs malveillants.

La nouvelle connexion indépendante de la théorie implique qu’il est peu probable que cette représentation apocalyptique devienne réalité, car les chercheurs montrent que le protocole peut être réalisé selon n’importe quelle théorie non classique. Dans un communiqué coïncidant avec la publication de la recherche, Ludovico Lami, co-auteur de l'article et physicien à l'Université d'Ulm, en Allemagne, a déclaré : « Il est en quelque sorte rassurant de savoir que la cryptographie est en réalité une caractéristique de toutes les théories non classiques, et pas seulement une bizarrerie quantique, puisque de nombreuses d’entre nous pensent que la théorie ultime de la nature sera probablement non classique.

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• Source : https://physicsworld.com/a/superposition-and-entanglement-flee-the-quantum-nest/