Le Nobel de physique récompense le Français Alain Aspect, pionnier de la « seconde révolution quantique »

Pour le Français Alain Aspect, 75 ans, directeur de recherche émérite au Centre national de la recherche scientifique (CNRS) et professeur à l’Ecole polytechnique, la question n’était pas de savoir s’il aurait le prix Nobel de physique, mais quand et avec qui. L’Académie suédoise a donc enfin tranché, mardi 4 octobre. Le chercheur français partage la célèbre distinction avec l’Américain John Clauser, 79 ans, et l’Autrichien Anton Zeilinger, 76 ans (université de Vienne), en récompense d’« expériences avec des photons intriqués, établissant la violation des inégalités de Bell et ouvrant la voie à la science de l’information quantique ».

Le prix honore des pionniers de ce qu’Alain Aspect lui-même aime à baptiser la « seconde révolution quantique ». Celle-ci ouvre une fenêtre sur un monde étrange, microscopique, en même temps que sur des applications inattendues et spectaculaires.

Cette théorie quantique, développée durant l’entre-deux-guerres, décrit le monde de la matière, de ses particules, ses atomes et ses molécules. Sa première révolution a conduit à l’invention des transistors, des puces électroniques, des ordinateurs et téléphones portables. Elle a aussi donné naissance aux lasers ou aux disques durs. Elle permet la géolocalisation par satellite grâce à des horloges de haute précision.

Elle repose sur au moins deux étrangetés. D’une part, sur le fait que les particules sont à la fois des ondes et des objets matériels, leur permettant de passer par exemple par deux endroits à la fois. Et d’autre part, que les énergies de ces systèmes ne sont pas continues mais « quantifiées », comme s’il n’était possible de grimper une pente que par à-coups, par des escaliers ou une échelle. En l’occurrence, la métaphore décrit les niveaux d’énergie de ces particules.

Intrication quantique

La seconde révolution est encore plus étrange. Alain Aspect, alors étudiant en thèse à l’université d’Orsay, a montré en 1981 et 1982, par des expériences délicates, désormais dans tous les livres de physique, qu’elle était pourtant bien réelle. Il s’agit de la possibilité que, dans certaines conditions, deux particules restent comme liées par un fil invisible, même si on les sépare de plusieurs kilomètres. Impossible de considérer les deux éléments de la paire comme indépendants. La mesure d’une des propriétés d’un des membres influence immédiatement la mesure sur son alter ego. C’est l’intrication quantique.

En 1964, le Britannique John Bell avait imaginé un test théorique pour vérifier cette prédiction, à laquelle Albert Einstein ne croyait pas. Ce test vise à mesurer simultanément l’état des deux particules créées ensemble. Selon que ce système est quantique ou non, les corrélations entre la série de résultats de mesure sur chacun des membres de la paire seraient différentes ; plus fortes dans l’hypothèse quantique que dans le cas classique.

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