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Le secret des variables cachées : dans quelle mesure Einstein a-t-il remis en question la mécanique quantique ?
Le monde de la mécanique quantique regorge de phénomènes étranges et profonds, et l'une des questions les plus fascinantes concerne l'existence ou l'absence de variables cachées. L'idée centrale de la théorie des variables cachées est que s'il existe des variables locales qui n'ont pas encore été découvertes, le comportement des particules peut être prédit avec plus de précision, plutôt que de s'appuyer uniquement sur le caractère aléatoire de la mécanique quantique. Le challenger le plus connu de ce point de vue est Albert Einstein, un géant scientifique qui remettait autrefois en question l’intégrité de la mécanique quantique et croyait qu’une explication plus fondamentale était nécessaire pour comprendre le comportement du monde microscopique.
« Dieu ne joue pas aux dés ». Cette phrase décrit de manière frappante les doutes d'Einstein sur le hasard et a alimenté le débat acharné entre la mécanique quantique et la théorie du changement brutal.
Ce débat idéologique a commencé en 1935, quand Einstein, Podolsky et Rosen ont publié un article célèbre appelé EPR. L'article propose une contradiction, c'est-à-dire que le phénomène d'intrication quantique semble indiquer que les particules peuvent instantanément affecter l'état des autres, ce qui est contraire au principe de « localité » préconisé par Einstein. Selon ce principe, aucune information ne peut être transmise plus rapidement que la vitesse de la lumière, et le comportement de l'intrication quantique semble violer cette règle.
Cependant, avec le théorème de Bell proposé par John Bell en 1964, les bases de cette théorie ont été encore élargies. Le théorème de Bell stipule qu'aucune théorie locale des variables cachées ne peut reproduire toutes les prédictions de la mécanique quantique. Cela signifie que si les résultats expérimentaux montrent une violation de l'inégalité de Bell, l'existence de variables locales cachées ne sera pas supportée, impliquant ainsi le caractère unique de la mécanique quantique.
« Le comportement bizarre consistant à rejeter toutes les variables locales cachées possibles semble faire écho à la nature peu intuitive du monde quantique. »
Afin de vérifier le théorème de Bell, les scientifiques ont commencé à mener diverses expériences de Bell dans le but de trouver des traces de variables locales cachées, et ces expériences ont finalement confirmé les prédictions de la mécanique quantique. Depuis la première expérience Bell menée par Friedman et Crowther en 1972 jusqu'au test Bell « sans trou » ces dernières années, les scientifiques ont continué à explorer les limites liées au comportement quantique complexe.
À ce stade, tous les tests effectués par Bell ont prouvé l'étrangeté et l'imprévisibilité du monde quantique et stimulent la poursuite des recherches sur la mécanique quantique. Cela fait de la théorie de l’information quantique un domaine émergent de grande envergure et ouvre la voie au développement de la technologie de cryptage quantique.
"La naissance de la technologie de chiffrement quantique nous permet de voir la fin de la théorie des variables cachées."
Dans cette série d'expériences, les scientifiques ont progressivement comblé de nombreuses failles et renforcé encore les fondements de la mécanique quantique. Certaines expériences ont non seulement observé le phénomène d'intrication quantique, mais ont également surmonté les failles de localisation et de détection, et sont finalement parvenues à un consensus : la théorie des variables locales cachées ne s'applique plus. Trois tests Bell « sans bug » effectués en 2015 ont confirmé ce point de vue, permettant aux chercheurs de confirmer l'exactitude de la mécanique quantique avec une signification statistique plus élevée.
À l'avenir, à mesure que de plus en plus d'expériences Bell seront mises en œuvre dans différents systèmes physiques, la communauté scientifique trouvera-t-elle une théorie capable de satisfaire les prédictions quantiques sans violer les variables locales cachées ? Peut-être que le mystère du monde quantique n’est pas encore terminé et que sa vérité attend une exploration et une compréhension plus approfondies ?
