Le monde quantique est un treillis de liens : pourquoi les particules ne sont jamais seules ✛ ✎

Original: "On the Quantum Structure"
· Dong-Sheng Wang
arXiv:1101.0503 · 2011-01-03 · arXiv non-exclusive · analyse indépendante · 2 min
Une nouvelle étude affirme que la mécanique quantique ne décrit pas des particules isolées, mais les liens entre elles dans un espace appelé tangnete.

Un panier tressé tient sa forme non pas grâce à une armature rigide, mais parce que chaque brin est entrelacé avec ses voisins. Retirez-en un, et le motif se défait. La mécanique quantique, si l'on en croit la nouvelle étude, fonctionne de la même manière : ses objets élémentaires n'existent pas séparément, mais uniquement dans l'entrelacement les uns avec les autres.

Autrefois, les physiciens décrivaient les particules comme des ondes isolées, et l'interaction avec l'environnement comme quelque chose de secondaire. Mais l'auteur de l'article affirme qu'une particule baigne toujours dans son environnement, et que cet environnement n'est pas du bruit, mais une partie de la particule elle-même. Pour décrire cela, il construit un nouvel espace, le tangnete. C'est un treillis où les nœuds sont des états et les fils entre eux, de l'intrication (ce lien quantique particulier où deux particules se comportent comme un seul tout). Ici, la distance ne se mesure pas en mètres, mais en force de lien. La cellule élémentaire d'un tel treillis est le qubit : deux sous-systèmes si étroitement liés qu'ils n'ont ni intérieur ni extérieur.

Autrefois, on considérait l'intrication comme une ressource fragile à protéger de l'environnement. La nouvelle vision affirme que l'intrication est la trame même de la réalité, et que l'environnement s'y tisse.

Cette idée n'a pas encore d'applications pratiques, mais elle pourrait aider à comprendre pourquoi notre monde classique semble stable, alors qu'il est fait de briques quantiques. Le panier qui a ouvert ce texte n'a ni centre ni bord privilégié. Il en va de même pour le tangnete : il n'y a ni intérieur ni extérieur, seulement des nœuds et des fils.

L'auteur nomme le nouvel espace « tangnet » (de l'anglais tangle, emmêler), soulignant que les liens entre les nœuds du treillis reflètent l'intrication, et non une distance géométrique.

I = S_S + S_E - S_{SE} = 2S_E
L'information mutuelle est égale au double de l'entropie de l'environnement, ce qui reflète la corrélation totale entre le système et l'environnement.
I = I(S_1E_1:S_2E_2) - I(E_1:E_2) - I(E_1:S_2|E_2) - I(E_2:S_1|E_1)
L'information mutuelle entre les systèmes est obtenue en soustrayant les corrélations des environnements de la corrélation totale, ce qui tient compte de l'ouverture de chaque sous-système.
|\psi\rangle_{AB} = \frac{1}{\sqrt{2}}(|0_A1_B\rangle - i|1_A0_B\rangle)
État intriqué de deux sous-systèmes avec une phase relative, qui est invariant sous les transformations locales et les permutations.
Scientifiques
William WoottersJohn Stewart BellErwin SchrödingerAlain AspectDavid DeutschSatyendra Nath Bose
Notions
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