Gomme quantique - Définition
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Introduction
Mécanique quantique | ||||||||||||||
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En physique quantique, une gomme quantique est un terme générique pour désigner un dispositif permettant de rétablir un état de superposition quantique alors que celui-ci a été altéré ou supprimé. Ce dispositif est utilisé dans un certain nombre d'expériences visant à illustrer et explorer certaines propriétés de la mécanique quantique, notamment l'intrication quantique et les influences EPR en apparence instantanées, voire rétro-temporelles.
En effet, une caractéristique essentielle d'une gomme quantique (comme tout phénomène physique mettant en jeu l'intrication quantique) est de pouvoir influencer un état quantique de manière non-locale, c'est-à-dire à distance, voire à très grande distance, et sans effet de la distance sur l'expérience. On peut interpréter le fait que la distance soit sans effet comme étant un témoignage d'une influence instantanée, voire en provenance du futur (mais d'autres interprétations sont possibles). Quoi qu'il en soit, l'influence se fait toujours de manière absolument indétectable sans apport d'une information non quantique (typiquement des correlations) en provenance du dispositif lointain. Cette influence se fait donc sans violation de la causalité, ni de l'impossibilité pour un signal de dépasser la vitesse de la lumière et respecte donc les principes connus issus de la relativité restreinte et générale.
Introduction
Avant de comprendre les enjeux et le fonctionnement d'une gomme quantique, il est nécessaire de rappeler brièvement une expérience fondamentale en physique quantique : les fentes de Young. Dans cette expérience, des photons individuels sont envoyés vers une double fente. Au franchissement des fentes, le photon se trouve dans un état de superposition quantique de deux états : 1) le photon est passé par la fente de droite 2) le photon est passé par la fente de gauche. Cet état de superposition est mis en évidence par l'apparition d'une figure d'interférence sur une plaque photographique située derrière les deux fentes.
Cette figure d'interférence n'apparait que si on ne cherche pas à savoir par quelle fente est passé le photon individuel. Si un détecteur est placé sur les fentes, ou si on utilise un moyen quelconque direct ou indirect permettant de savoir par quelle fente est passé le photon (information "which path", ou "which way" en anglais), l'état de superposition disparait (les deux éventualités ne sont plus possibles) et la figure d'interférence est détruite.
Une variante de l'expérience décrite ci-dessus amène à la gomme quantique. Si, au lieu de détecter le chemin au niveau du passage des fentes, on marque simplement les photons au passage des fentes (sans faire une mesure réelle à ce point) pour avoir la possibilité de détecter, si on le désire, par quelle fente est passé le photon : quelle est la conséquence sur la figure d'interférence ? Dans ce cas également, la simple possibilité de pouvoir déterminer le chemin du photon suffit à détruire la figure d'interférence.
Le point ci-dessus est très important : une mesure quantique (provoquant une décohérence et une réduction du paquet d'onde) ne peut être "gommée". Il n'existe aucune "gomme quantique" permettant d'effacer les conséquences d'une mesure. En revanche un "marquage" peut-il être "gommé" ?
