Soixante-cinq ans après sa publication, la controverse que l'article #Einstein, Podolsky et Rosen (EPR, 1935) suscita à propos de I'image de l'univers physique (Weltbild et Weltanschauung) suggérée par le formalisme de la théorié quantique n'est pas close. Elle oppose une minorité«localiste», petit cercle de physiciens réalistes partisans de la localitéd’ Einstein, á une majorité«non localisten» adepte – non uniformément, cependant – des prédictions non locales de la thhrie quantique et de l'Interprétation dite positiviste de Copenhague érigée principalement sur la philosophie de Bohr et de Heisenberg. Les arguments, les modèles avands par des physiciens de ces deux camps philosophiques et les tests expkrimentaux, passb ou futurs, destinb depuis les InBgalités de Bell (1964) à trancher cette controverse sont présidera à la lumière de I'enjeu percu par une minorité d'entre eux: quelle définition du réalisme physique: Locale on non-locale, présidera à la construction de l'«image du monde», (Weltbild et Weltanschauung) requise par la théorie quantique?
Soixante-cinq ans après sa publication, la controverse que l'article #Einstein, Podolsky et Rosen (EPR, 1935) suscita à propos de I'image de l'univers physique (Weltbild et Weltanschauung) suggérée par le formalisme de la théorié quantique n'est pas close. Elle oppose une minorité«localiste», petit cercle de physiciens réalistes partisans de la localitéd’ Einstein, á une majorité«non localisten» adepte – non uniformément, cependant – des prédictions non locales de la thhrie quantique et de l'Interprétation dite positiviste de Copenhague érigée principalement sur la philosophie de Bohr et de Heisenberg. Les arguments, les modèles avands par des physiciens de ces deux camps philosophiques et les tests expkrimentaux, passb ou futurs, destinb depuis les InBgalités de Bell (1964) à trancher cette controverse sont présidera à la lumière de I'enjeu percu par une minorité d'entre eux: quelle définition du réalisme physique: Locale on non-locale, présidera à la construction de l'«image du monde», (Weltbild et Weltanschauung) requise par la théorie quantique?
La mécanique quantique est une théorie physique contemporaine réputée pour ses défis au sens commun et ses paradoxes. Depuis bientôt un siècle, plusieurs interprétations de la théorie ont été proposées par les physiciens et les philosophes, offrant des images quantiques du monde, ou des ontologies, radicalement différentes. L'existence d'un hasard fondamental, ou d'une multitude de mondes en-dehors du nôtre, dépend ainsi de l'interprétation adoptée. Après avoir discuté de la définition de l'interprétation d'une théorie physique, ce livre présente trois principales interprétations quantiques, empiriquement équivalentes : l'interprétation dite orthodoxe, l'interprétation de Bohm, et l'interprétation des mondes multiples. Des textes d'Albert & Galchen, ainsi que de Mermin, présentent le concept de non-localité et invitent à une analyse de l'argument d'Einstein-Podolsky-Rosen et du théorème de Bell.
Depuis leur découverte par Einstein, Podolsky et Rosen en 1935, les états quantiques intriqués n'ont pas cessé de susciter l'intérêt des physiciens.D'abord simples sujets de réflexion sur les fondements de la mécanique quantique, ils sont devenus, après les travaux de John Bell, l'enjeu d'expériences qui ont confirmé la non séparabilité quantique : dans un état intriqué, deux particules, même très éloignées l'une de l'autre, ne peuvent être décrites comme des entités séparées ayant des propriétés individualisées.En parallèle avec l'approfondissement de la réflexion sur la réalité physique et notre représentation du monde, ces travaux débouchent aussi, de façon surprenante, sur des possibilités d'application : cryptographie quantique, téléportation quantique, ordinateur quantique.
Ce texte est celui d'une conférence d'introduction pour non-spécialistes au cadre général de la mécanique quantique, ainsi qu'aux objections à cette théorie formulées par Einstein, Podolsky et Rosen. Après un rappel général, mais rapide, du formalisme de la mécanique quantique et de son interprétation dite de Copenhague, quelques exemples sont présentés ; on discute ensuite en détail le schéma expérimental imaginé par Einstein, Podolsky et Rosen, appliqué au cas de deux particules de spin 1/2 corrélées, ainsi que ses implications concernant les éléments de réalité physique qui peuvent être attachés au système. Pour insister sur quelques aspects inattendus du langage qu'emploie la mécanique quantique pour décrire certains types de corrélations, on présente une image macroscopique familière qui montre que les corrélations rencontrées dans la vie courante sont de nature différente (cause commune dans le passé). On discute enfin les notions de séparabilité, localité et déterminisme.
Cette thèse par articles réfute une position largement répandue en physique selon laquelle la mécanique quantique est une théorie qui ne peut pas être simultanément locale et réaliste. Pour ceci, nous démontrons l’équivalence entre le local-réalisme et l’impossibilité de communiquer instantanément. Le premier article concerne la boîte de Popescu-Rorhlich. Celle-ci est une théorie jouet violant maximalement une inégalité de Bell. Une interprétation locale-réaliste de la boîte de Popescu-Rorhlich est présentée. Cette interprétation est basée sur la théorie des mondes multiples d’Everett. Il s’agit de la preuve la plus simple possible qu’une théorie peut ne pas être décrite par des variables cachées locales et peut pourtant être localeréaliste. Une réponse à l’argument Einstein-Podolsky-Rosen est également fournie. Dans le second article, une définition formelle de la notion de théorie locale-réaliste est présentée, ainsi que de théorie opérationnelle non-signalante. La thèse philosophique selon laquelle la version formelle de local-réalisme et de théorie non-signalante correspondent aux notions intuitives est avancée. On prouve que toute théorie locale-réaliste est une théorie non-signalante. Sous l’hypothèse d’une dynamique réversible, on prouve également que toute théorie non-signalante possède un modèle local-réaliste. Un corrolaire est l’existence d’un modèle local-réaliste pour la mécanique quantique unitaire. Finalement, dans le troisième article, on prouve que la fonction d’onde universelle de la mécanique quantique ne peut pas être une description complète d’une réalité locale. Ceci amène à la nécessité de compléter la mécanique quantique, ainsi qu’en rêvait Einstein. Pour ce faire, un modèle local-réaliste pour la mécanique quantique basé sur le calcul matriciel est présenté
Franck Laloë nous invite ici à une approche assez subtile et innovante de l’article EPR. Cet article est difficile, aussi n’a-t-il pas choisi de commenter ses formules scientifiques – d’autant que maintenant le paradoxe EPR est généralement présenté avec le formalisme de David Bohm, de manière nettement plus simple qu’avec le formalisme de l’article initial de 1935. Laloë attire cependant notre attention sur deux résultats assez différents de l’article :- celui mis en avant par Podolsky (et par la plupart des commentateurs encore maintenant) : pour un des deux systèmes, lorsqu’il est très éloigné de l’autre, on peut envisager pour le futur plusieurs types de mesures avec des paramètres de mesure locaux différents ; les éléments de réalité en question déterminent les résultats de mesure pour tous les types possibles, y compris lorsqu’ils correspondent à des observables incompatibles. Ceci remet en question la notion de « variables incompatibles », essentielle dans l’interprétation standard de l’école de Copenhague. Curieusement, ce résultat est souvent présenté comme le résultat principal de l’article EPR.- celui sur lequel Einstein insistait : pour décrire la même réalité physique attachée au système 2, la mécanique quantique peut utiliser plusieurs vecteurs d’états totalement différents, ce qui en fait une théorie redondante.Pendant des décennies, les physiciens ne se sont guère intéressés à l’argument EPR, préférant se préoccuper de questions plus concrètes et moins « philosophiques ». C’est le théorème de Bell qui a tout changé, avec le fameux article de 1964 « On the Einstein-Podolsky-Rosen paradox » où il prolonge très directement le raisonnement de EPR. Partant des mêmes hypothèses, il montre que la mécanique quantique contient des prévisions qui, dans certains cas, sont contradictoires avec les hypothèses de « réalisme local » faites par EPR. Peu après, suivant la suggestion de Clauser, Shimony et coll. (1969) montrant que des expériences étaient possibles en utilisant des photons émis par des atomes dans des cascades entre niveaux, sont apparues les premières expériences. Elles ont pleinement confirmé les prédictions de la mécanique quantique, même quand elles donnent lieu à des violations des inégalités de Bell. De façon plus générale, les concepts d’intrication mis en avant par Schrödinger et par EPR jouent un rôle de plus en plus essentiel à l’heure actuelle dans des champs de recherche tels que la cryptographie quantique et l’information quantique, qui déboucheront peut-être un jour sur des applications concrètes. L’article EPR a réellement été une des contributions scientifiques les plus marquantes dans le domaine de la mécanique quantique depuis son apparition.
La mécanique quantique est une théorie physique contemporaine réputée pour ses défis au sens commun et ses paradoxes. Depuis bientôt un siècle, plusieurs interprétations de la théorie ont été proposées par les physiciens et les philosophes, offrant des images quantiques du monde, ou des métaphysiques, radicalement différentes. L'existence d'un hasard fondamental, ou d'une multitude de mondes en-dehors du nôtre, dépend ainsi de l'interprétation adoptée. Cet article, en s'appuyant sur le livre Boyer-Kassem (2015), Qu'est-ce que la mécanique quantique ?, présente trois principales interprétations quantiques, empiriquement équivalentes : l'interprétation dite orthodoxe, l'interprétation de Bohm, et l'interprétation des mondes multiples.