Qu'est-ce que l'intrication quantique et qui l'a théorisée ?

L’intrication quantique décrit une situation dans laquelle plusieurs particules forment un seul état quantique, même lorsqu’elles sont ensuite séparées par une grande distance. Les résultats de certaines mesures effectuées sur ces particules présentent alors des corrélations que la physique classique ne permet pas de décrire simplement. Ce phénomène, au cœur des débats sur l’interprétation de la mécanique quantique, a été discuté en 1935 par Albert Einstein, Boris Podolsky et Nathan Rosen, tandis qu’Erwin Schrödinger a introduit la même année le terme désignant cette propriété.

Un état quantique partagé

Deux particules sont dites intriquées lorsque leur état ne peut pas être décrit comme la simple juxtaposition de deux états indépendants. Prenons le cas de particules préparées avec des propriétés corrélées : si l’on mesure une grandeur donnée sur la première, le résultat obtenu permet de prévoir celui d’une mesure correspondante sur la seconde, même si les deux particules sont très éloignées. Dans certaines situations, les résultats sont opposés, par exemple pour une mesure de spin, mais la forme exacte de la corrélation dépend de l’état préparé et de la grandeur observée. Il faut toutefois distinguer cette corrélation de la transmission d’un message : le résultat individuel d’une mesure est imprévisible, et les observateurs doivent comparer leurs résultats pour mettre en évidence la corrélation.

Le débat lancé par l’article EPR

En 1935, Einstein, Podolsky et Rosen publient un article qui interroge la complétude de la mécanique quantique. Leur raisonnement s’appuie sur des corrélations à distance : selon eux, si une mesure sur une particule permet de prévoir avec certitude une propriété de l’autre sans la perturber directement, cette propriété devrait déjà correspondre à un élément de réalité. Ils en concluent que la description quantique pourrait être incomplète et qu’une théorie plus fondamentale, comportant par exemple des variables cachées, serait peut-être nécessaire. L’article EPR ne constitue donc pas une première théorie technique de l’intrication au sens actuel ; il met surtout en lumière une difficulté conceptuelle majeure de la mécanique quantique.

Schrödinger et le nom du phénomène

Erwin Schrödinger réagit à l’article EPR la même année et analyse à son tour les conséquences de ces corrélations. Il introduit le terme « intrication » pour désigner le lien particulier entre les descriptions quantiques de plusieurs systèmes. Dans cette perspective, le tout ne peut pas toujours être compris en attribuant à chaque particule un état complet et indépendant. L’histoire de l’intrication est ainsi liée à deux contributions complémentaires : EPR formule une objection sur la portée et la complétude de la théorie, tandis que Schrödinger caractérise le phénomène et lui donne le nom qui s’est imposé.

Corrélation quantique et relativité

L’intrication peut donner l’impression qu’une influence se propage instantanément d’une particule à l’autre. Pourtant, elle ne permet pas d’envoyer une information plus vite que la lumière. L’observateur qui mesure une particule ne choisit pas librement le résultat qu’il obtient et ne peut donc pas s’en servir pour transmettre un message contrôlé. Les corrélations ne deviennent observables qu’après la comparaison des résultats, au moyen d’un échange d’informations soumis à la limite relativiste. Des travaux ultérieurs, notamment ceux portant sur les inégalités de Bell, ont permis de tester expérimentalement les prédictions quantiques et de distinguer ces corrélations des modèles à variables cachées locales, sans transformer l’intrication en mécanisme de communication supraluminique.