Einstein's brilliant mistake: Entangled states - Chad Orzel

La brillante erreur d'Einstein : les états intriqués - Chad Orzel

Traducteur: gilles damianthe Relecteur: Elisabeth Buffard

Albert Einstein played a key role in launching quantum mechanics

Albert Einstein a joué un rôle clé dans le lancement de la mécanique quantique

through his theory of the photoelectric effect

grâce à sa théorie de l'effet photoélectrique

but remained deeply bothered by its philosophical implications.

mais est resté profondément perturbé par ses implications philosophiques.

And though most of us still remember him for deriving E=MC^2,

Bien que la plupart d'entre nous se souviennent encore de lui

pour sa formule E = mc^2,

his last great contribution to physics was actually a 1935 paper,

sa dernière contribution majeure à la physique est en fait un article de 1935,

coauthored with his young colleagues Boris Podolsky and Nathan Rosen.

coécrit avec ses jeunes collègues Boris Podolsky et Nathan Rosen.

Regarded as an odd philosophical footnote well into the 1980s,

Considéré comme un article philosophique bizarre jusque dans les années 80,

this EPR paper has recently become central to a new understanding of quantum physics,

cet article EPR a pris une place centrale pour une nouvelle compréhension

de la physique quantique, avec sa description d'un phénomène étrange

with its description of a strange phenomenon

now known as entangled states.

maintenant connu sous le nom d'« états intriqués ».

The paper begins by considering a source that spits out pairs of particles,

L'article commence en considérant une source qui émet des paires de particules

each with two measurable properties.

chacune avec deux propriétés mesurables.

Each of these measurements has two possible results

Chacune de ces mesures a deux résultats possibles

of equal probability.

de probabilité égale.

Let's say zero or one for the first property,

Disons 0 ou 1 pour la première propriété,

and A or B for the second.

et A ou B pour la seconde.

Once a measurement is performed,

Une fois qu'une mesure est effectuée,

subsequent measurements of the same property in the same particle

des mesures ultérieures de la même la propriété pour la même particule

will yield the same result.

donneront le même résultat.

The strange implication of this scenario

L'étrange implication de ce scénario

is not only that the state of a single particle

est que, non seulement l'état de l'état d'une seule particule

is indeterminate until it's measured,

est indéterminé jusqu'à ce qu'il soit mesuré,

but that the measurement then determines the state.

mais que c'est la mesure qui détermine l'état.

What's more, the measurements affect each other.

De plus, les mesures s'influencent mutuellement.

Si vous mesurez une particule comme étant dans l'état 1,

If you measure a particle as being in state 1,

and follow it up with the second type of measurement,

et que vous poursuivez avec le deuxième type de mesure,

you'll have a 50% chance of getting either A or B,

vous aurez 50% de chance d'obtenir soit A soit B,

but if you then repeat the first measurement,

mais si vous répétez ensuite la première mesure,

you'll have a a 50% chance of getting zero

vous aurez 50% de chance d'obtenir zéro

even though the particle had already been measured at one.

même si la particule avait déjà été mesurée à 1.

So switching the property being measured scrambles the original result,

Donc, permuter la propriété étant mesurée redistribue les cartes,

allowing for a new, random value.

permettant une nouvelle valeur aléatoire.

Things get even stranger when you look at both particles.

Les choses deviennent encore plus étranges quand vous observez les deux particules.

Each of the particles will produce random results,

Chacune des particules produira des résultats aléatoires,

but if you compare the two,

mais si vous comparez,

you will find that they are always perfectly correlated.

vous verrez qu'ils sont toujours parfaitement corrélés.

For example, if both particles are measured at zero,

Par exemple, si les deux particules sont mesurées à zéro,

the relationship will always hold.

la relation tiendra toujours.

The states of the two are entangled.

Les états des deux sont intriqués.

Measuring one will tell you the other with absolute certainty.

La mesure de l'une vous donnera l'autre résultat avec une certitude absolue.

But this entanglement seems to defy Einstein's famous theory of relativity

Mais cette intrication semble contredire la théorie de la relativité d'Einstein

because there is nothing to limit the distance between particles.

parce qu'il n'y a rien pour limiter la distance entre les particules.

If you measure one in New York at noon,

Si vous en mesurez une à New York à midi,

and the other in San Francisco a nanosecond later,

et l'autre à San Francisco une nanoseconde plus tard,

they still give exactly the same result.

ils donnent toujours exactement le même résultat.

But if the measurement does determine the value,

Mais si la mesure détermine la valeur,

then this would require one particle sending some sort of signal to the other

alors cela nécessiterait qu'une particule envoie une sorte de signal à l'autre

at 13,000,000 times the speed of light,

à 13 000 000 fois la vitesse de la lumière,

which according to relativity, is impossible.

ce qui, selon la relativité, est impossible.

For this reason, Einstein dismissed entanglement as "spuckafte ferwirklung,"

Pour cette raison, Einstein a rejeté l'intrication

comme « ferwirklung spuckafte » ou « action fantôme à distance ».

or spooky action at a distance.

Il a pensé que la mécanique quantique devait forcément être incomplète,

He decided that quantum mechanics must be incomplete,

a mere approximation of a deeper reality in which both particles

une simple approximation d'une réalité plus profonde

dans laquelle les deux particules ont des états prédéterminés inconnus de nous.

have predetermined states that are hidden from us.

Supporters of orthodox quantum theory lead by Niels Bohr

Menés par Niels Bohr, les partisans de la théorie quantique orthodoxe

maintained that quantum states really are fundamentally indeterminate,

ont soutenu que les états quantiques sont fondamentalement indéterminés,

and entanglement allows the state of one particle

et que l'intrication permet à l'état d'une particule

to depend on that of its distant partner.

de dépendre de celui de son partenaire distant.

For 30 years, physics remained at an impasse,

Depuis 30 ans, la physique est restée dans une impasse,

until John Bell figured out that the key to testing the EPR argument

jusqu'à ce que John Bell ait compris que la clé pour tester l'argument EPR

was to look at cases involving different measurements on the two particles.

était d'examiner des cas impliquant

différentes mesures sur les deux particules.

The local hidden variable theories favored by Einstein, Podolsky and Rosen,

Les théories de variables locales cachées favorisées par Einstein, Podolsky et Rosen

strictly limited how often you could get results like 1A or B0

limitent strictement le nombre de fois

où vous pouvez obtenir des résultats comme 1A ou B0

because the outcomes would have to be defined in advanced.

parce que les résultats devraient être définis à l'avance.

Bell showed that the purely quantum approach,

Bell a montré que l'approche purement quantique,

where the state is truly indeterminate until measured,

où l'état est vraiment indéterminé jusqu'à la mesure,

has different limits and predicts mixed measurement results

a des limites différentes et prédit des résultats de mesure mixtes

that are impossible in the predetermined scenario.

qui sont impossibles dans le cas d'un scénario prédéterminé.

Once Bell had worked out how to test the EPR argument,

Une fois que Bell a trouvé la façon de tester l'argument EPR

physicists went out and did it.

les physiciens l'ont mis à l'épreuve.

Beginning with John Clauster in the 70s and Alain Aspect in the early 80s,

A commencer par John Clauster dans les années 70,

puis Alain Aspect au début des années 80,

dozens of experiments have tested the EPR prediction,

des dizaines d'expériences ont testé la prédiction EPR,

and all have found the same thing:

et toutes ont conduit au même résultat :

quantum mechanics is correct.

la mécanique quantique est correcte.

The correlations between the indeterminate states of entangled particles are real

Les corrélations entre les états indéterminés de particules intriquées

sont réels

and cannot be explained by any deeper variable.

et ne peuvent être expliqués par une variable cachée.

The EPR paper turned out to be wrong but brilliantly so.

L'argument EPR se est avéré être faux mais avec brio !

By leading physicists to think deeply about the foundations of quantum physics,

En forçant les physiciens à réfléchir profondément

sur les fondements de la physique quantique,

it led to further elaboration of the theory

elle a conduit à poursuivre l'élaboration de la théorie

and helped launch research into subjects like quantum information,

et a aidé au lancement de la recherche sur un sujet comme l'information quantique

now a thriving field with the potential to develop computers of unparalleled power.

un champ florissant de la recherche, avec le potentiel de développer

des ordinateurs d'une puissance inégalée.

Unfortunately, the randomness of the measured results

Malheureusement, le caractère aléatoire des résultats mesurés

prevents science fiction scenarios,

empêche les scénarios de science-fiction,

like using entangled particles to send messages faster than light.

comme l'utilisation de particules intriquées pour envoyer

des messages plus vite que la lumière.

So relativity is safe, for now.

Donc, la relativité est préservée... pour l'instant.

But the quantum universe is far stranger than Einstein wanted to believe.

Mais l'univers quantique est bien plus étrange qu'Einstein voulait croire.