Toute compréhension de l'irréversibilité de la flèche du temps devrait tenir compte de la nature quantique du monde qui nous entoure. Le est le résultat clé du travail effectué par Vincenzo Alba et Pasquale Calabrese de l'École internationale d'études avancées (SISSA) de Trieste, récemment publié dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences ( PNAS ).

Selon l'une des principales lois de la thermodynamique, l'entropie d'un système tend à augmenter dans le temps jusqu'à ce que l'équilibre soit atteint. Ceci explique l'irréversibilité de l'écoulement du temps pour les phénomènes macroscopiques. Depuis le début du siècle dernier, les physiciens ont été confrontés au dilemme de concilier les lois de la thermodynamique avec les lois microscopiques de la nature, qui n'ont pas de direction temporelle privilégiée. Le problème devient conceptuellement plus difficile dans le contexte de la mécanique quantique, dans lequel un système isolé pur à entropie nulle restera ainsi pour toujours, même s'il n'est pas en équilibre thermodynamique.

L'œuvre d'Alba et Calabrese éclaire comment cette perspective, en dépit d'être substantiellement correct, en fait n'explique pas le problème. En particulier, les auteurs ont montré que tout point unique dans un système quantique étendu qui est loin de l'équilibre a en fait une entropie qui augmente avec le temps, exactement comme en thermodynamique. L'origine de cette entropie se trouve dans l'intrication entre la partie que l'on regarde et le reste du système. L'intrication est une corrélation particulière qui n'existe qu'en mécanique quantique dans laquelle des paires ou des groupes de particules interagissent de telle sorte qu'aucune particule ne peut être décrite indépendamment des autres.