Le prix Nobel décerné à 3 physiciens pour leurs travaux sur la science quantique

Trois scientifiques ont remporté conjointement le prix Nobel de physique de cette année mardi pour avoir prouvé que de minuscules particules pouvaient conserver une connexion les unes avec les autres même lorsqu’elles étaient séparées, un phénomène autrefois mis en doute mais maintenant exploré pour des applications potentielles dans le monde réel telles que le cryptage des informations.

Le Français Alain Aspect, l’Américain John F. Clauser et l’Autrichien Anton Zeilinger ont été cités par l’Académie royale des sciences de Suède pour des expériences prouvant que le domaine “totalement fou” des intrications quantiques n’est que trop réel. Ils ont démontré que des particules invisibles, telles que les photons, peuvent être liées ou « enchevêtrées » les unes avec les autres même lorsqu’elles sont séparées par de grandes distances.

Tout remonte à une caractéristique de l’univers qui a même déconcerté Albert Einstein et relie la matière et la lumière d’une manière enchevêtrée et chaotique.

Des informations ou des éléments qui étaient côte à côte, même s’ils sont maintenant séparés, ont une connexion ou une relation – quelque chose qui peut éventuellement aider à chiffrer des informations ou même à se téléporter. Un satellite chinois le démontre maintenant et des ordinateurs quantiques potentiellement rapides comme l’éclair, encore au stade petit et peu utile, s’appuient également sur cet enchevêtrement. D’autres espèrent même l’utiliser dans des matériaux supraconducteurs.

“C’est tellement bizarre”, a déclaré Aspect à propos de l’enchevêtrement dans un appel téléphonique avec le comité Nobel. “J’accepte dans mes images mentales quelque chose qui est totalement fou.”

Le secrétaire général de l’Académie royale des sciences de Suède Hans Ellegren, au centre, Eva Olsson, à gauche et Thors Hans Hansson, membres du Comité Nobel de physique annoncent le lauréat du Prix Nobel de physique 2022, de gauche à droite sur l’écran, Alain Aspect, John F. Clauser et Anton Zeilinger, lors d’une conférence de presse à l’Académie royale des sciences de Suède, à Stockholm, en Suède, le mardi 4 octobre 2022.
(Jonas Ekstromer /Agence de presse TT via AP)

Pourtant, les expériences du trio ont montré que cela se produit dans la vraie vie.

“Pourquoi cela se produit, je n’ai pas le moindre brouillard”, a déclaré Clauser à l’Associated Press lors d’une interview sur Zoom dans laquelle il a reçu l’appel officiel de l’Académie suédoise plusieurs heures après que des amis et des médias l’aient informé de son prix. “Je ne comprends pas comment cela fonctionne, mais l’enchevêtrement semble être très réel.”

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Ses collègues gagnants ont également déclaré qu’ils ne pouvaient pas expliquer le comment et le pourquoi de cet effet. Mais chacun a fait des expériences de plus en plus complexes qui prouvent que c’est juste.

Clauser, 79 ans, a reçu son prix pour une expérience de 1972, bricolée avec du matériel de récupération, qui a contribué à régler un célèbre débat sur la mécanique quantique entre Einstein et le célèbre physicien Niels Bohr. Einstein a décrit “une action effrayante à distance” qu’il pensait finir par réfuter.

John F. Clauser parle aux journalistes au téléphone à son domicile de Walnut Creek, en Californie, le mardi 4 octobre 2022.

John F. Clauser parle aux journalistes au téléphone à son domicile de Walnut Creek, en Californie, le mardi 4 octobre 2022.
(AP Photo/Terry Chea)

“Je pariais sur Einstein”, a déclaré Clauser. “Mais malheureusement, j’avais tort et Einstein avait tort et Bohr avait raison.”

Aspect a déclaré qu’Einstein avait peut-être tort sur le plan technique, mais qu’il mérite un énorme crédit pour avoir soulevé la bonne question qui a conduit à des expériences prouvant l’intrication quantique.

“La plupart des gens supposeraient que la nature est faite de choses réparties dans l’espace et dans le temps”, a déclaré Clauser, qui, alors qu’il était lycéen dans les années 1950, a construit un jeu vidéo sur un ordinateur à tube à vide. “Et cela ne semble pas être le cas.”

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Ce que le travail montre, c’est que “des parties de l’univers – même celles qui sont très éloignées les unes des autres – sont connectées”, a déclaré le physicien de Johns Hopkins, N. Peter Armitage. “C’est quelque chose de si peu intuitif et quelque chose de tellement en contradiction avec la façon dont nous pensons que le monde” devrait “être.”

Ce domaine difficile à comprendre a commencé par des expériences de pensée. Mais ce qui, dans un sens, est une réflexion philosophique sur l’univers, laisse également espérer des ordinateurs plus sûrs et plus rapides, tous basés sur des photons intriqués et de la matière qui interagissent toujours, quelle que soit la distance.

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“Avec mes premières expériences, la presse m’a parfois demandé à quoi elles servaient”, a déclaré Zeilinger, 77 ans, aux journalistes à Vienne. “Et j’ai dit avec fierté : ‘C’est bon à rien. Je fais ça par simple curiosité.'”

Le professeur Anton Zeilinger de l'Université de Vienne arrive pour une conférence de presse à l'Institut d'optique quantique et d'information quantique à Vienne, en Autriche, le mardi 4 octobre 2022.

Le professeur Anton Zeilinger de l’Université de Vienne arrive pour une conférence de presse à l’Institut d’optique quantique et d’information quantique à Vienne, en Autriche, le mardi 4 octobre 2022.
(AP Photo/Theresa Wey)

Dans l’intrication quantique, l’établissement d’informations communes entre deux photons éloignés “nous permet de faire des choses comme une communication secrète, d’une manière qui n’était pas possible auparavant”, a déclaré David Haviland, président du Comité Nobel de physique.

L’information quantique “a des implications larges et potentielles dans des domaines tels que le transfert sécurisé d’informations, l’informatique quantique et la technologie de détection”, a déclaré Eva Olsson, membre du comité Nobel. “Ses prédictions ont ouvert les portes d’un autre monde, et cela a également ébranlé les fondements mêmes de la façon dont nous interprétons les mesures.”

Le type de communication sécurisée utilisé par le satellite chinois Micius – ainsi que par certaines banques – est une « success story de l’intrication quantique », a déclaré Harun Siljak du Trinity College de Dublin. En utilisant une particule intriquée pour créer une clé de cryptage, cela garantit que seule la personne avec l’autre particule intriquée peut décoder le message et “le secret partagé entre ces deux parties est un secret propre”, a déclaré Siljak.

Alors que l’intrication quantique est “incroyablement cool”, le technologue en sécurité Bruce Schneier, qui enseigne à Harvard, a déclaré qu’il renforçait une partie déjà sécurisée des technologies de l’information où d’autres domaines, y compris les facteurs humains et les logiciels, posent davantage de problèmes. Il a comparé cela à l’installation d’une porte latérale avec 25 serrures sur une maison autrement peu sûre.

Le physicien français Alain Aspect s'exprime lors d'une conférence de presse, le mardi 4 octobre 2022 à Palaiseau, en région parisienne.

Le physicien français Alain Aspect s’exprime lors d’une conférence de presse, le mardi 4 octobre 2022 à Palaiseau, en région parisienne.
(AP Photo/Michel Euler)

Lors d’une conférence de presse, Aspect a déclaré que les applications du monde réel comme le satellite étaient “fantastiques”.

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“Je pense que nous avons progressé vers l’informatique quantique. Je ne dirais pas que nous sommes proches”, a déclaré le physicien de 75 ans. “Je ne sais pas si je le verrai dans ma vie. Mais je suis un vieil homme.”

S’exprimant par téléphone lors d’une conférence de presse après l’annonce, Zeilinger, basé à l’Université de Vienne, a déclaré qu’il était “encore un peu choqué” d’apprendre qu’il avait reçu le prix.

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Clauser, Aspect et Zeilinger ont figuré dans la spéculation Nobel pendant plus d’une décennie. En 2010, ils ont remporté le prix Wolf en Israël, considéré comme un possible précurseur du Nobel.

Le comité Nobel a déclaré que Clauser avait développé les théories quantiques présentées pour la première fois dans les années 1960 dans une expérience pratique. Aspect a pu combler une faille dans ces théories, tandis que Zeilinger a démontré un phénomène appelé téléportation quantique qui permet effectivement de transmettre des informations sur de longues distances.

“En utilisant l’intrication, vous pouvez transférer toutes les informations transportées par un objet vers un autre endroit où l’objet est, pour ainsi dire, reconstitué”, a déclaré Zeilinger. Il a ajouté que cela ne fonctionne que pour les minuscules particules.

“Ce n’est pas comme dans les films Star Trek (où l’on est) transportant quelque chose, certainement pas la personne, sur une certaine distance”, a-t-il déclaré.

Une semaine d’annonces de prix Nobel a débuté lundi avec le scientifique suédois Svante Paabo recevant le prix de médecine lundi pour avoir dévoilé les secrets de l’ADN de Néandertal qui ont fourni des informations clés sur notre système immunitaire.

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La chimie est le mercredi et la littérature le jeudi. Le prix Nobel de la paix sera annoncé vendredi et le prix d’économie le 10 octobre.

Les prix portent une récompense en espèces de 10 millions de couronnes suédoises (près de 900 000 dollars) et seront remis le 10 décembre. L’argent provient d’un legs laissé par le créateur du prix, l’inventeur suédois de la dynamite Alfred Nobel, décédé en 1895.

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