Dans une étude révolutionnaire publiée dans la revue Nature, une équipe de scientifiques de l'Université de Vienne et de l'Académie autrichienne des sciences a démontré l'existence d'une entropie d'intrication quantique. Cette découverte remet en question la compréhension traditionnelle de l'entropie en tant que mesure du désordre et a de profondes implications pour les fondements de la mécanique quantique et de la théorie de l'information quantique.

L'entropie, concept fondamental en physique, mesure la quantité de désordre ou de caractère aléatoire dans un système. Plus l’entropie est élevée, plus le système est désordonné. En physique classique, l’entropie est associée au nombre d’arrangements ou micro-états possibles d’un système, et elle augmente avec le nombre de degrés de liberté. Cependant, dans le domaine quantique, l’entropie prend un caractère plus profond et insaisissable.

L’une des caractéristiques clés de la mécanique quantique est l’intrication, un phénomène dans lequel les particules deviennent intimement liées de telle manière que leurs états ne peuvent être décrits indépendamment. L’intrication donne lieu à un type de corrélation non classique qui défie la notion classique de localité. L'étude de l'intrication est devenue centrale dans la théorie de l'information quantique et a des implications pour l'informatique quantique, la cryptographie et d'autres technologies émergentes.

Dans leur étude, les chercheurs ont développé un cadre pour quantifier l’entropie de l’intrication quantique. Ils ont considéré un système de deux qubits, l’unité de base de l’information quantique, qui peuvent être intriqués de diverses manières. En exploitant une technique mathématique connue sous le nom de tomographie d’état quantique, ils ont pu reconstruire l’état quantique des qubits intriqués et calculer leur entropie d’intrication.

Les résultats de l’expérience ont révélé que l’entropie d’intrication augmente avec le degré d’intrication entre les qubits. Cela signifie que plus les qubits sont intriqués, plus l’entropie du système est élevée. Ce comportement contredit la notion classique d’entropie, qui diminue généralement à mesure qu’un système devient plus ordonné.

La découverte d'une entropie de l'intrication quantique remet en question la compréhension traditionnelle de l'entropie et ouvre de nouvelles voies de recherche sur les fondements quantiques et la théorie de l'information quantique. Cela souligne également la nature profonde et contre-intuitive de la mécanique quantique, où des concepts comme l’entropie prennent des significations nouvelles et inattendues.