La théorie quantique prédit qu'un grand nombre d'atomes peuvent être enchevêtrés et entrelacés par une relation quantique très forte, même dans une structure macroscopique. Jusqu'à maintenant, cependant, les preuves expérimentales font pour la plupart défaut, bien que des avancées récentes aient montré l'intrication de 2, 900 atomes. Scientifiques de l'Université de Genève (UNIGE), La Suisse, ont récemment réorganisé leur traitement de données, démontrant que 16 millions d'atomes étaient intriqués dans un cristal d'un centimètre. Ils ont publié leurs résultats dans Communication Nature .

Les lois de la physique quantique permettent de détecter immédiatement lorsque des signaux émis sont interceptés par un tiers. Cette propriété est cruciale pour la protection des données, en particulier dans l'industrie du cryptage, qui peut désormais garantir que les clients seront informés de toute interception de leurs messages. Ces signaux doivent également pouvoir parcourir de longues distances à l'aide de dispositifs de relais spéciaux appelés répéteurs quantiques - des cristaux enrichis d'atomes de terres rares et refroidis à 270 degrés au-dessous de zéro (à peine trois degrés au-dessus du zéro absolu), dont les atomes sont intriqués et unifiés par une relation quantique très forte. Lorsqu'un photon pénètre dans ce petit bloc de cristal, l'intrication se crée entre les milliards d'atomes qu'elle traverse. Ceci est explicitement prédit par la théorie, et c'est exactement ce qui se passe lorsque le cristal réémet un seul photon sans lire l'information qu'il a reçue.

Il est relativement facile d'enchevêtrer deux particules :Dédoubler un photon, par exemple, génère deux photons intriqués qui ont des propriétés et des comportements identiques. Florian Fröwis, chercheur dans le groupe de physique appliquée de la faculté des sciences de l'UNIGE, dit, "Mais il est impossible d'observer directement le processus d'intrication entre plusieurs millions d'atomes tant la masse de données que vous devez collecter et analyser est énorme."

Par conséquent, Fröwis et ses collègues ont choisi une voie plus indirecte, réfléchir aux mesures qui pourraient être entreprises et celles qui seraient les plus appropriées. Ils ont examiné les caractéristiques de la lumière réémise par le cristal, ainsi que d'analyser ses propriétés statistiques et les probabilités suivant deux voies principales - que la lumière soit réémise dans une seule direction plutôt que de rayonner uniformément à partir du cristal, et qu'il est constitué d'un seul photon. De cette façon, les chercheurs ont réussi à montrer l'intrication de 16 millions d'atomes alors que les observations précédentes plafonnaient à quelques milliers. Dans un travail parallèle, scientifiques de l'Université de Calgary, Canada, a démontré l'intrication entre de nombreux grands groupes d'atomes. "Nous n'avons pas modifié les lois de la physique, " dit Mikaël Afzelius, membre du groupe de physique appliquée du professeur Nicolas Gisin. "Ce qui a changé, c'est la façon dont nous gérons le flux de données."

L'intrication des particules est une condition préalable à la révolution quantique qui se profile à l'horizon, qui affectera également les volumes de données circulant sur les futurs réseaux, ainsi que la puissance et le mode de fonctionnement des ordinateurs quantiques. Tout, En réalité, dépend de la relation entre deux particules au niveau quantique, une relation beaucoup plus forte que les simples corrélations proposées par les lois de la physique traditionnelle.

Bien que le concept d'intrication puisse être difficile à saisir, il peut être illustré à l'aide d'une paire de chaussettes. Imaginez un physicien qui porte toujours deux chaussettes de couleurs différentes. Quand tu aperçois une chaussette rouge sur sa cheville droite, vous apprenez aussi immédiatement que la chaussette gauche n'est pas rouge. Il y a une corrélation, en d'autres termes, entre les deux chaussettes. En physique quantique, une corrélation infiniment plus forte et plus mystérieuse émerge :l'intrication.

Maintenant, imaginez qu'il y a deux physiciens dans leurs propres laboratoires, avec une grande distance séparant les deux. Chaque scientifique a un photon. Si ces deux photons sont dans un état intriqué, les physiciens verront des corrélations quantiques non locales, que la physique conventionnelle est incapable d'expliquer. Ils constateront que la polarisation des photons est toujours opposée (comme avec les chaussettes dans l'exemple ci-dessus), et que le photon n'a pas de polarisation intrinsèque. La polarisation mesurée pour chaque photon est, donc, totalement aléatoire et fondamentalement indéterminé avant d'être mesuré. Il s'agit d'un phénomène non systématique qui se produit simultanément à deux endroits très éloignés l'un de l'autre, et c'est exactement le mystère des corrélations quantiques.