F2S-asso.fr - Fédération Française de Sociétés Scientifiques
  • Qui sommes-nous
    • Nos missions
    • Le bureau
    • Statuts de l’association
  • Événements
    • Journée Science et Progrès 2026
    • Journée Science et Progrès 2025
    • Journée Science et Progrès 2024
    • Journée Science et Progrès 2023
    • Journée Science et Progrès 2022
    • Journée Science et Progrès 2020
    • Journée Science et Progrès 2019
    • Anciennes journées Science et Progrès
  • Prix Branly
    • Le prix Édouard Branly
    • Actualités du prix 2025-2026
    • Actualités du prix 2023
    • Les anciens lauréats
  • Publications
    • Histoire des sciences et techniques
    • Podcasts F2S
    • Podcast : l’effet Sagnac
    • Podcast : la lumière pour sonder le monde
  • Blog des sciences
  • Contact
  • Menu Menu
  • Lien vers X
Fig.2. Test expérimental des inégalités de Bell Une source émet une paire de photons intriqués ν1 et ν2 . Leurs polarisations sont analysées par deux polariseurs A et B. qui sont respectivement alignés le long de a et b (a et b peuvent une quelconque direction appartenant au plan xy, sur la figure, ils sont // à Ox. A et B ont 2 canaux de sortie , notés +1 et -1. Un photon ν1 polarisé // (perpendiculaire) à a va sortir +1 (-1) de A. De même, un photon ν2 polarisé // (perpendiculaire) à b sortira +1 (-1) de B. En général les photons ne sont pas dans un état de polarisation spécifique d’un canal. Le formalisme quantique prédit les probabilités d’obtenir +1 ou -1pour des orientations spécifiques des analyseurs. Pour l’état intriqué des 2 photons polarisés décrits ici, la mécanique quantique prédit des résultats aléatoires de chaque côté (une probabilité de50 %d’être +1 ou -1) Mais elle prédit aussi de fortes corrélations entre ces résultats aléatoires. Par exemple, si les 2 polariseurs sont alignés sur la même direction (a = b), les résultats en A et B seront (+1,+1) ou (-1,-1) et jamais (+1,-1) ni (-1,+1). Cette corrélation totale peut être observée à l’aide des 4 détecteurs. Tiré de A. Aspect 16 December 2015 Physics 8, 123
Le blog des sciences

Prix Nobel de Physique 2022 : L’intrication quantique dans tous ses états !

Le formalisme de la mécanique quantique implique l’existence d’un phénomène physique qui choque l’intuition, l’intrication, dans lequel les états quantiques d’un système de 2 (ou plusieurs) objets (atomes, électrons photons,etc) ne sont pas indépendants même si les objets sont à grande distance l’un de l’autre. Cette non-localité des objets quantiques ne fut pas admise par Albert Einstein, qui avec Boris Podolsky et Nathan Rosen (EPR) publia en 1935 un article qui mettait en doute le caractère complet du formalisme de la mécanique quantique et excluait la possibilité de l’intrication.

Sans rejeter la mécanique quantique, dont il avait en 1905 été l’un des fondateurs, Einstein refusait le caractère de non-localité associé à l’intrication et disait qu’il fallait compléter la théorie par des variables cachées. Niels Bohr, avec l’école de Copenhague, réfutait cela et admettait au contraire qu’une mesure effectuée sur une particule d’une paire intriquée puisse affecter l’état de l’autre particule de la paire, quelle qu’en soit la distance.
A cette époque il était impossible de réaliser des expériences permettant de trancher entre les deux positions. La discussion se tenait donc autour de « gedanken experimente », expériences par la pensée. Par exemple, celle proposée par EPR mettait en jeu 2 particules de spin 1/2 dans un état singulet qui se séparaient et sur lesquelles on effectuait des mesures de spin. Le formalisme de la mécanique quantique permettait, si l’on mesurait la valeur du spin d’une des deux particules, de prévoir la valeur du spin de l’autre ; cette prédiction de la mécanique quantique choquait beaucoup Albert Einstein et les partisans de l’article EPR car il n’y avait plus localité des phénomènes.

Deux ou plusieurs particules sont dans un état singulet quand elles sont corrélées de telle façon que le moment angulaire orbital total de l’état soit égal à zéro. En fait, elles sont intriquées.
L’intrication quantique (en anglais entanglement ) est un phénomène dans lequel deux particules (ou groupes de particules) forment un système lié, et présentent des états dépendant l’un de l’autre quelle que soit la distance qui les sépare.

En 1964, John Bell montra que les théories (en accord avec EPR) qui expliquaient l’intrication par des propriétés communes des particules de la même paire exigeaient certaines inégalités qui, au contraire, ne pouvaient pas toujours être satisfaites par les prédictions de la mécanique quantique.

Le physicien américain John Clauser (un des trois Nobel 2022) proposa une expérience correspondant à la gedanke experiment de EPR mais X de qui utilisait des photons et leur polarisation au lieu de particules de spin 1/2 et leur spin.

La figure 1 schématise le montage.
Une source émet des paires de photons dans un état intriqué.

Après la séparation des photons, on effectue des mesures corrélées des polarisations le long des directions a et b. Chaque mesure peut fournir 2 valeurs : +1 si la polarisation est trouvée // à a, -1 si elle est // à b. On tire de plusieurs mesures les probabilités d’avoir +1 ou -1 le long de a et le long de b. De ces probabilités on tire un coefficient de corrélation qui conduit à un facteur S avec lequel les inégalités de Bell s’expriment par :

                                                                                                  -2≤ S ≤2

Fig.1. Schéma de la Gedanken experiment d’Einstein , Podolsky, Rosen et sa réalisation expérimentale par J. Clauser Deux particules de spin ½ (ou des photons) qui sont dans un état singulet (ou analogue) se séparent. Les composantes de spin (ou la polarisation linéaire des photons) de 1 et 2 repérées par +1 et -1) sont mesurées le long de a et b . La mécanique quantique prévoit une forte corrélation entre ces mesures. A . Aspect et al. PHYSICAL REVIEW LETTERS, VOLUME 49, NUMBER 2, 1982

Fig.1. Schéma de la Gedanken experiment d’Einstein , Podolsky, Rosen et sa réalisation expérimentale par J. Clauser
Deux particules 1 et 2 de spin ½ (ou des photons) qui sont dans un état singulet (ou analogue) se séparent. Les composantes de spin (ou la polarisation linéaire des photons) de 1 et 2 repérées par +1 et -1) sont mesurées le long de a et b . La mécanique quantique prévoit une forte corrélation entre ces mesures.
A . Aspect et al. PHYSICAL REVIEW LETTERS, VOLUME 49, NUMBER 2, 1982

J. Clauser réalisa en 1972 avec des photons la première expérience montrant une violation des inégalités de Bell. Elle fut suivie en 1976 par un test amélioré en précision. On obtenait S>2 donc violation des inégalités de Bell.

Toutes les expériences avec photons utilisaient des analyseurs de polarisation à un seul canal transmettant une polarisation et bloquant la perpendiculaire. On ne pouvait mesurer que le taux de coïncidence d’une polarisation dans les deux canaux. Et de nombreuses difficultés venaient de la faible efficacité des détecteurs.
Mais ces expériences ne permettaient pas un test direct des inégalités ci-dessus parce qu’aucune ne suivait assez étroitement le schéma de la figure 1.

En 1982, A. Aspect( l’un des trois Prix Nobel de Physique 2022) et al. ont réalisé une expérience ( Fig. 2. ci-dessous) qui suivait de plus près le schéma idéal de la Fig.1.

En outre, on pouvait faire varier les orientations des polariseurs pendant le vol des photons. Cette variation était bien plus rapide que le temps qu’aurait mis la lumière pour aller d’un polariseur à l’autre. Cela excluait l’hypothèse de transmission classique d’un polariseur à l’autre que des partisans de la théorie EPR avançaient pour sauver la ̋localité ̋.

Alain Aspect présentait la preuve la plus aboutie que la mécanique quantique était juste dans sa prédiction d’un phénomène aussi contre-intuitif que l’intrication.

Fig.2. Test expérimental des inégalités de Bell Une source émet une paire de photons intriqués ν1 et ν2 . Leurs polarisations sont analysées par deux polariseurs A et B. qui sont respectivement alignés le long de a et b (a et b peuvent une quelconque direction appartenant au plan xy, sur la figure, ils sont // à Ox. A et B ont 2 canaux de sortie , notés +1 et -1. Un photon ν1 polarisé // (perpendiculaire) à a va sortir +1 (-1) de A. De même, un photon ν2 polarisé // (perpendiculaire) à b sortira +1 (-1) de B. En général les photons ne sont pas dans un état de polarisation spécifique d’un canal. Le formalisme quantique prédit les probabilités d’obtenir +1 ou -1pour des orientations spécifiques des analyseurs. Pour l’état intriqué des 2 photons polarisés décrits ici, la mécanique quantique prédit des résultats aléatoires de chaque côté (une probabilité de50 %d’être +1 ou -1) Mais elle prédit aussi de fortes corrélations entre ces résultats aléatoires. Par exemple, si les 2 polariseurs sont alignés sur la même direction (a = b), les résultats en A et B seront (+1,+1) ou (-1,-1) et jamais (+1,-1) ni (-1,+1). Cette corrélation totale peut être observée à l’aide des 4 détecteurs. Tiré de A. Aspect 16 December 2015 Physics 8, 123

Fig.2. Test expérimental des inégalités de Bell
Une source émet une paire de photons intriqués ν1 et ν2 . Leurs polarisations sont analysées par deux polariseurs A et B. qui sont respectivement alignés le long de a et b (a et b peuvent une quelconque direction appartenant au plan xy, sur la figure, ils sont // à Ox. A et B ont 2 canaux de sortie , notés +1 et -1. Un photon ν1 polarisé // (perpendiculaire) à a va sortir +1 (-1) de A. De même, un photon ν2 polarisé // (perpendiculaire) à b sortira +1 (-1) de B. En général les photons ne sont pas dans un état de polarisation spécifique d’un canal. Le formalisme quantique prédit les probabilités d’obtenir +1 ou -1pour des orientations spécifiques des analyseurs. Pour l’état intriqué des 2 photons polarisés décrits ici, la mécanique quantique prédit des résultats aléatoires de chaque côté (une probabilité de50 %d’être +1 ou -1) Mais elle prédit aussi de fortes corrélations entre ces résultats aléatoires. Par exemple, si les 2 polariseurs sont alignés sur la même direction (a = b), les résultats en A et B seront (+1,+1) ou (-1,-1) et jamais (+1,-1) ni (-1,+1). Cette corrélation totale peut être observée à l’aide des 4 détecteurs.
Tiré de A. Aspect Physics 8, 123,  16 December 2015

 

Le groupe dirigé à Vienne par Anton Zellinger (le troisième lauréat du prix Noberl de physique 2022) a publié en 2015 les résultats d’une expérience basée sur le schéma de la figure 1. Le groupe a utilisé des polariseurs rapidement commutable et éloignés de 30 mètres, ce qui excluait la faille de localité. Les détecteurs utilisés sont de haute sensibilité. Les paires de photons sont préparées en utilisant un cristal non linéaire pour convertir un photon « pompé »  en 2 autres photons intriqués. Les polariseurs sont orientés par un système utilisant un générateur de nombres au hasard. Les résultats confirment ceux obtenus de l’équipe d’Aspect (1982) et sont eux-mêmes confirmés par

une expérience similaire montée par le groupe de R. Hanson à Delft aux Pays-Bas .

Notons que le système de préparation des paires de photons dans ces 2 dernières expériences a été utilisé dans une expérience d’intrication quantique entre des lieux distants de 1200 km réalisée en 2017 en Chine à l’aide d’un satellite et de 2 observatoires au sol (CF Le Blog des Sciences 3 juil 2017).

Les résultats de ces expériences ont une importance fondamentale en ce qu’ils confirment définitivement le caractère non local de la mécanique quantique défendu par l’école de Copenhague (N. Bohr et al.).

Ils garantissent la sécurité de plusieurs propositions de cryptographie quantique. Outre cela, un large champ de recherche s’ouvre : ordinateurs  quantiques, réseaux de communication quantiques,…

 

A. Aspect 16 December 2015 Physics 8, 123

Experimental Realization of Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm Gedankenexperiment: A New Violation of Bell’s Inequalities  Alain Aspect, Philippe Grangier, and Gérard Roger
PHYSICAL REVIEW LETTERS VOLUME 49, NUMBER 2, 12 JULY 1982

Voici un  lien vers une conférence donnée par Alain Aspect sur ces sujets  et leurs  applications à la Cité des Sciences et de l’Industrie en octobre 2019. (30 min.)

YouTube : ce contenu est masqué tant que vous n'avez pas accepté les contenus externes.

 

Article publié le 28 octobre 2022 | Lecture : 5 min. par Claude Guthmann
Etiquettes : Einstein, Inégalités de Bell, Intrication quantique, Nobel Phys.2022, photons, Podolsky, polarisation, Rosen
https://www.f2s-asso.fr/wp-content/uploads/2022/10/Fig.2_trad_f.jpg 491 1046 Claude Guthmann https://www.f2s-asso.fr/wp-content/uploads/f2s-logo-2026b-scaled.png Claude Guthmann2022-10-28 20:21:352026-08-08 19:52:34Prix Nobel de Physique 2022 : L’intrication quantique dans tous ses états !
Vous aimerez peut-être aussi
Une intrication quantique entre deux lieux distants de 1200 km
Fig.3 Image de cellules cancéreuses par microscopie à intrication quantique Images, classique (à gauche) et quantique (à droite) de 2 cellules HeLa Barres d’échelle 20 µm. Tiré de Quantum microscopy of cells at the Heisenberg limit Zhe He, Yide Zhang, Xin Tong, Lei Li & Lihong V. Wang. Nature Communications | (2023) 14:2441. CC BY license 4.0 Un microscope à intrication quantique
Le flexo-électret : un nouveau dispositif pour senseurs et actionneurs
Première observation directe d’ondes gravitationnelles
Des semi-conducteurs cristallisés sur du graphène : une voie nouvelle pour la microélectronique
Des métaux colorés par impulsions laser

Les derniers articles du blog des sciences - Par Claude Guthmann

  • Quand les glaçons se propulsent dans l’eau3 août 2026
  • Un enrobage de nanocristaux luminescents produit des écrans polychromes de haute définition et de faible consommation13 mai 2026
  • Une horloge beaucoup plus précise que les horloges atomiques10 mars 2026
  • Une soupape hydraulique qui fonctionne comme un parapluie retourné par le vent20 janvier 2026
  • Un dessalinisateur dynamiquement photo-régulé par la lumière solaire1 décembre 2025
  • Fig.2. Cellule d’absorption- désorption de l’hydrogène                                                                                                                                                                  A) Schéma d’une cellule métal-H2                                                                                                                                                                               B) Pourcentage (ρm) en poids de H2 dans l’anode de stockage en fonction de la température et comparaison avec le stockage par échange de chaleur (en vert). La ligne en pointillés indique le pourcentage théorique obtenable. Les données correspondant à un stockage électrochimique utilisant un électrolyte soit liquide, soit liquide ionique sont indiquées par les triangles bleus. Le cercle rouge correspond à la capacité de stockage obtenue à 90°C par la cellule Mg-H2. Tiré de High-capacity, reversible hydrogen storage using H–conducting solid electrolytes Takashi Hirose, Naoki Matsui, Takashi Itoh , Yoyo Hinuma, Kazutaka Ikeda, Kazuma Gotoh, Guangzhong Jiang, Kota Suzuki, Masaaki Hirayama, Ryoji Kanno Science 18 September 2025, avec autorisation.
    Un stockage réversible de l’hydrogène par capture électrochimique en milieu solide à température modérée20 octobre 2025
  • Une lentille ultra plate achromatique pour l’astrophotographie29 août 2025
  • La microscopie ultrasonore non linéaire fournit des images à échelle de la cellule dans des organes opaques4 juillet 2025
  • Des éléments Peltier fabriqués par impression 3 D19 mai 2025
  • Des cellules solaires perovskite fabriquées en continu15 mars 2025
  • Une source d’impulsions de rayons X de grande puissance13 février 2025
  • Capturer le carbone du CO2 de l’atmosphère pour en faire des nanocomposites de carbone3 janvier 2025
  • Un système à deux membranes pour séparer les éléments d’une émulsion24 novembre 2024
  • Quand un colorant rend transparente la peau d’une souris et révèle ses organes internes20 octobre 2024
  • L’optique adaptative permet d’augmenter la résolution de la microscopie16 août 2024
© 2026 - Assocation F2S - f2s-asso.fr - Mentions légales et CGU - Politique de confidentialité - Politique de gestion des cookies
Lien vers: Des moules en métal à bas coût pour produire en série des pièces optiques en polymère Lien vers: Des moules en métal à bas coût pour produire en série des pièces optiques en polymère Des moules en métal à bas coût pour produire en série des pièces optiques... Lien vers: Expliquer les structures en maillons des jets d’eau Lien vers: Expliquer les structures en maillons des jets d’eau Fig.1. Ecoulement d'eau en sortie d'une bouteille : On observe des oscillations en maillons parce que la section transverse de départ est non circulaire comme on le remarque sur la ligne pointillée jaune. Tiré de Chain oscillations in liquid jets Daniel T. A. Jordan, Neil M. Ribe, Antoine Deblais, and Daniel Bonn PHYSICAL REVIEW FLUIDS 7, 104001 (2022)Expliquer les structures en maillons des jets d’eau
Faire défiler vers le haut Faire défiler vers le haut Faire défiler vers le haut

Vos choix concernant les cookies

Ce site utilise des cookies pour mesurer son audience (Google Analytics) et pour afficher des contenus externes (vidéos et cartes intégrées). Ils ne sont déposés qu'avec votre accord. Vous pouvez tout accepter, tout refuser ou choisir ; votre choix est conservé 6 mois et vous pouvez le modifier à tout moment. Politique de gestion des cookies