Téléportation quantique : la vitesse de la lumière battue à plate couture

En 1905, Albert Einstein énonçait sa théorie de la relativité restreinte, en vertu de laquelle la vitesse de la lumière était une barrière ultime au déplacement d'une particule ou, plus généralement, d'un corps matériel qui possède une masse.

Quelques décennies plus tard, le développement de la mécanique quantique a amené Einstein et quelques collègues à soulever des doutes sur les bases mêmes de cette branche de la physique. En 1935, Albert Einstein, Boris Podolsky et Nathan Rosen proposent une «expérience de pensée» - le paradoxe EPR (baptisé d'après les initiales des physiciens) - censée réfuter l'interprétation voulant que deux particules liées au niveau quantique puissent continuer d'interagir instantanément même si elles sont très éloignées l'une de l'autre, une influence qualifiée «d'action fantôme (ou surnaturelle) à distance» (en anglais: spooky action at a distance).

Il aura fallu attendre 1981 pour que l'expérience proposée par Einstein et ses collègues puisse être réalisée, et qu'elle donne raison à la physique quantique. Pour la première fois en 2003, ces principes ont pu être utilisés pour réaliser une «téléportation», non pas comme on la présente dans Star Trek mais plutôt un transfert d'un état quantique d'une particule à une autre. La vidéo ci-dessous explique les principes de la téléportation quantique.

Aujourd'hui, des physiciens suisses vont encore plus loin en tentant d'estimer la vitesse à laquelle cette «téléportation» des caractéristiques quantiques d'une paire de photons - des particules de lumière - se réalise.

Pour ce faire, Nicolas Gisin et ses collègues ont ainsi utilisé un tronçon de 18 kilomètres du réseau de fibres optiques de Swisscom, plus précisément entre les villages de Satigny et Jussy. En éloignant les particules, il devient en effet possible d'estimer une vitesse en tentant compte de la précision des appareils de mesure. En outre, les chercheurs ont réalisé des mesures pendant une période de 24 heures, afin de s'assurer que les résultats demeurent valables dans le référentiel de notre Terre alors qu'elle effectue une rotation sur elle-même.

Le résultat a de quoi étonner: la vitesse de «téléportation» des états quantiques, telle que mesurée par les physiciens suisses, est en effet au moins 100.000 fois plus rapide que la vitesse de la lumière.

Faut-il en conclure que la théorie de la relativité est dépassée et qu'il est donc possible de transmettre des informations instantanément entre deux points de l'univers? Non car il n'est pas possible de transmettre des informations avec ce type de «téléportation».

Pour la mécanique quantique, ce phénomène s'explique par le fait que les deux photons liés - ou «intriqués», selon la terminologie consacrée - forment un système peu importe la distance qui les sépare. C'est ce que l'on nomme le principe de non-localité.

Cette notion vous paraît étrange? Vous êtes parfaitement normal car même les physiciens y perdent un peu leur latin. «[...] c'est très difficile à comprendre, parce qu'il faut imaginer que cette information se propage ailleurs que dans notre espace. Je ne peux pas vous dire où, cela reste un mystère. C'est pour cela que nous disons que ces corrélations semblent surgir de l'extérieur de l'espace-temps», explique Nicolas Gisin au site Swissinfo.ch.

Les chercheurs résument leurs travaux dans un article de la revue Nature. Vous trouverez d'autres détails dans le communiqué émis par l'Université de Genève.