L'intrication quantique est un phénomène dans lequel deux ou plusieurs particules sont corrélées de telle manière que leurs états sont liés, quelle que soit la distance qui les sépare. Ce comportement non classique, prédit par la mécanique quantique, défie notre intuition classique et a fait l'objet d'intenses recherches et débats.
Dans leur expérience, les physiciens ont utilisé une paire d’ions ytterbium piégés dans un réseau optique. En contrôlant soigneusement les interactions entre les ions et en appliquant des impulsions laser adaptées, ils ont pu créer un état intriqué spécifique connu sous le nom d'« état de Bell intriqué au maximum ». Dans cet état, les spins des deux ions sont corrélés au maximum, ce qui signifie qu’ils sont soit vers le haut, soit vers le bas, avec une probabilité égale.
Les chercheurs ont ensuite mesuré les corrélations entre les spins des ions à l'aide d'une technique appelée tomographie d'état quantique. Cela leur a permis de reconstruire l’état quantique du système et de quantifier le degré d’intrication. Les résultats ont montré que l’intrication entre les ions était effectivement améliorée par rapport à d’autres états intriqués.
La non-localité accrue observée dans l'expérience est due aux propriétés spécifiques de l'état de Bell intriqué au maximum. Dans cet état, les spins des ions sont parfaitement corrélés, et toute mesure locale effectuée sur un ion affecte instantanément l’autre, quelle que soit la distance qui les sépare. Ce comportement ne peut être expliqué par la physique classique et met en évidence les caractéristiques uniques de la mécanique quantique.
La démonstration d'une non-localité accrue dans les paires d'ions a plusieurs implications. Il permet une compréhension plus approfondie des principes fondamentaux de la mécanique quantique et de la nature de l'intrication. De plus, cela pourrait avoir des applications pratiques dans le traitement de l’information quantique et la communication. Par exemple, l’intrication accrue entre les ions pourrait être exploitée pour des protocoles de communication quantique sécurisés ou pour la téléportation quantique, où les informations quantiques sont transférées entre des emplacements distants.
L'étude représente une étape importante dans le domaine de la physique quantique en vérifiant expérimentalement la non-localité accrue prédite par la mécanique quantique. Il ouvre de nouvelles voies pour explorer les limites des corrélations quantiques et leurs applications potentielles dans les technologies quantiques.
