Onde ou particule ? Une décision prise à la dernière nanoseconde

Publié par Michel le 19/02/2007 à 00:00
Source: CNRS
En physique quantique, le résultat observé est étroitement corrélé à la mesure effectuée. Ainsi, un photon se comporte soit comme une onde, soit comme un corpuscule, suivant le type d'expérience auquel on choisit de le soumettre (1). Mais, à quel moment exactement ce choix est-il effectué?

Cette question a été élucidée par une équipe du laboratoire de Photonique quantique et moléculaire (CNRS/Ecole Normale Supérieure de Cachan) conduite par Jean-François Roch et François Treussart, en collaboration avec Philippe Grangier et Alain Aspect (Alain Aspect est un physicien français né en 1947. Il est reconnu, entre autre, pour avoir...) du laboratoire Charles Fabry (Charles Fabry (1867-1945) est un physicien français.) de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) d'optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...) (CNRS/Université Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...) 11) (2). Les chercheurs ont mis en œuvre, pour la première fois de façon très fidèle, une idée proposée dans les années 70 par John Wheeler, figure emblématique de la physique quantique (La physique quantique est l'appellation générale d'un ensemble de théories physiques...).

Il s'agit en fait de retarder le plus possible le choix de l'expérience qui sera menée sur le photon (En physique des particules, le photon (souvent symbolisé par la lettre γ — gamma)...) en attendant que celui-ci soit au milieu de l'appareil de mesure, ici un interféromètre d'une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) de 50 mètres. Une fois le photon “capturé” dans cet appareil, les chercheurs ont choisi, de manière aléatoire, la mesure qui a finalement été effectuée... mais le photon ne s'est pas laissé surprendre. Il s'est en effet manifesté comme une onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation...) lorsqu'on a décidé d'observer un comportement ondulatoire et s'est comporté comme un corpuscule lorsqu'on a décidé d'observer un comportement corpusculaire.

Détaillée dans la revue Science du 16 février, cette expérience traduit un des éléments clefs de l'information quantique: le concept de “non-localité quantique”. Elle a des répercussions fondamentales afin d'établir théoriquement la sécurité des protocoles de cryptographie quantique (La cryptographie quantique est une tentative de mise en œuvre des prédicats de la mécanique...).

Notes:
(1) Ce résultat a été mis en évidence en 1986 par Philippe Grangier et Alain Aspect lorsqu'ils ont réalisé la première expérience d'interférence (En mécanique ondulatoire, on parle d'interférences lorsque deux ondes de même type...) à un photon.
(2) Ces travaux ont impliqué Vincent Jacques, E. Wu, Frédéric Grosshans, François Treussart et Jean-François Roch pour le laboratoire de Photonique quantique et moléculaire ainsi que Philippe Grangier et Alain Aspect pour le laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'optique.


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