(Phys.org)—Pour la première fois, les physiciens ont démontré expérimentalement la violation de la "causalité bilocale" - un concept qui est lié à la causalité locale plus standard, sauf qu'il rend compte de la manière précise dont les systèmes physiques sont initialement générés. Les résultats montrent qu'il est possible de violer la causalité locale d'une manière entièrement nouvelle et plus générale, ce qui pourrait conduire à une nouvelle ressource potentielle pour les technologies quantiques.

Les physiciens, Gonzalo Carvacho et al., d'institutions en Italie, Brésil, et l'Allemagne, ont publié un article sur la démonstration de la violation de la causalité bilocale dans un récent numéro de Communication Nature .

En général, l'idée de causalité locale est généralement considérée comme allant de soi :les objets ne peuvent influencer d'autres objets que lorsqu'ils sont physiquement proches les uns des autres, et toute corrélation entre des objets distants doit avoir son origine dans le passé quand ils étaient plus proches les uns des autres. Mais dans le monde quantique, les particules distantes peuvent être corrélées de manière impossible pour les objets classiques, à moins que ces particules distantes puissent s'influencer d'une manière ou d'une autre.

Pour déterminer si la causalité locale a été violée, les physiciens effectuent des tests de Bell, qui tentent de violer les inégalités de Bell. Si une inégalité de Bell est violée, alors soit la localité, soit le réalisme (ou simplement le « réalisme local ») a également été violé.

Il existe des dizaines de versions différentes des inégalités de Bell, mais actuellement ils font tous la même hypothèse :que les corrélations entre particules proviennent toutes d'une même source commune. Dans des expériences réelles, cependant, les particules et leurs corrélations peuvent provenir de nombreuses sources différentes.

Pour résoudre ce problème, le nouvel article considère un nouveau type d'inégalité de Bell qui tient compte du fait que les deux sources d'états utilisées dans l'expérience sont indépendantes, l'hypothèse dite de bilocalité. En violant ce nouveau type d'inégalité de Bell, les chercheurs ont pour la première fois violé la causalité bilocale, indiquant la présence de corrélations non bilocales qui sont complètement différentes des autres types de corrélations quantiques.

Les chercheurs ont également montré que, dans certaines situations, il est possible de violer la causalité bilocale mais pas n'importe quel autre type de causalité locale. Ce résultat suggère en outre que ce type de violation est vraiment différent de toute violation de causalité locale standard.

"Notre travail est une preuve de principe expérimentale pour les généralisations de réseau du théorème de Bell, " a déclaré le co-auteur Fabio Sciarrino de l'Université La Sapienza de Rome Phys.org . "Nous avons démontré expérimentalement comment la bilocalité peut être considérée comme une ressource puissante élargissant nos capacités actuelles pour traiter l'information d'une manière non classique."

Globalement, les résultats contribuent à la perspective que les inégalités de Bell standard ne sont qu'un type particulier de phénomènes plus généraux. Une exploration plus approfondie de cette idée pourrait guider la conception d'expériences futures qui pourraient révéler une meilleure compréhension des violations de la causalité locale et de la manière dont elles pourraient être utilisées dans les applications. Les nouvelles corrélations non bilocales, par exemple, pourrait être utilisé comme ressource pour établir des canaux de communication quantique hautement sécurisés dans des réseaux quantiques complexes.

À l'avenir, les chercheurs prévoient d'étendre la démonstration expérimentale à de plus grands réseaux quantiques. Ils ont également noté que l'expérience actuelle est sujette à des failles, comme n'importe quel autre test de Bell, autres que les récents tests de Bell sans faille. Les physiciens espèrent qu'un jour un test sans faille pourra également être développé pour la violation de causalité bilocale.

"Une prochaine étape naturelle consiste à réaliser expérimentalement des réseaux quantiques plus grands en ajoutant plus de nœuds et plus de sources intriquées, " a déclaré Sciarrino. "Nos plans de recherche actuels portent sur l'étude de la bilocalité dans les réseaux quantiques dans des conditions strictes de cadres de référence entre les différentes parties afin de mettre en évidence une autre caractéristique de cette nouvelle ressource."

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