Intrication sans cause non locale : du temps en plus plutôt qu'un signal en plus ✛ ✎ ✦

Original: "Quantum Entanglement without nonlocal causation in (3,2)-dimensional spacetime"
· Marco Pettini
arXiv:2311.17070 · 2023-11-26 · arXiv non-exclusive · analyse indépendante · 3 min
L'intrication quantique peut être décrite comme un échange d'information via un temps supplémentaire caché — sans signaux supraluminiques et sans renoncer à la causalité.

Contexte

L'intrication quantique est un fait expérimentalement confirmé : les mesures sur une particule sont instantanément corrélées avec celles sur une autre, même si des kilomètres les séparent. Les tentatives d'expliquer cela par des signaux supraluminiques se heurtent au théorème d'interdiction de la transmission supraluminique de l'information. Ce travail s'inscrit dans la recherche d'une « non-localité sans cause non locale » : à proximité se trouvent des modèles avec des dimensions spatiales supplémentaires, ainsi que des études sur la vitesse de l'information quantique. L'auteur choisit une autre voie : un temps supplémentaire.

Méthodes

La base est le modèle de Bohm—Bab avec des équations non linéaires pour l'effondrement de la fonction d'onde. Au lieu de variables cachées, on introduit un champ subquantique hypothétique qui se propage dans une dimension temporelle supplémentaire à vitesse finie. Pour décrire l'impulsion qui transporte l'information, on utilise l'équation de sine-Gordon. Un schéma expérimental est proposé : deux sources indépendantes de photons intriqués, les détecteurs d'Alice et d'Ève sont proches l'un de l'autre, tandis que ceux de Bob et de Tom sont éloignés. Si des corrélations violant l'inégalité de Bell apparaissent entre Alice et Ève, cela indiquerait un échange d'information via le temps supplémentaire.

Résultats

Le modèle reproduit les corrélations standard pour une paire intriquée : si une particule s'effondre dans l'état « + », l'autre dans « − ». La prédiction clé est l'apparition de corrélations similaires entre des particules de paires différentes, si leurs détecteurs sont plus proches l'un de l'autre que de leurs partenaires. Cela peut être vérifié en mesurant le paramètre S dans l'inégalité de Clauser—Horne—Shimony—Holt : pour des particules indépendantes, il ne doit pas dépasser 2, alors que le modèle permet jusqu'à 2√2. L'expérience serait triviale en mécanique quantique standard, donc sa réalisation n'est justifiée que comme test de la nouvelle hypothèse.

Implications

Ce travail se distingue des approches voisines par l'utilisation d'un temps supplémentaire plutôt que de dimensions spatiales supplémentaires ou de signaux supraluminiques. Cela permet de préserver la causalité tout en fournissant un « mécanisme » aux corrélations. Si l'expérience confirme l'hypothèse, l'information obtiendrait un statut ontologique, comme le supposait Wheeler. Dans le cas contraire, une nouvelle interdiction serait établie, limitant les modèles avec temps supplémentaire.

Développements futurs

Le sujet pourrait évoluer vers une précision de la dynamique du champ subquantique : choix d'une source spécifique dans l'équation, prise en compte de la propagation dans le temps ordinaire, analyse des corrélations pour des positions arbitraires des détecteurs. Un lien est possible avec des expériences d'intrication de photons qui n'ont jamais coexisté dans le temps. Un modèle plus détaillé, dépassant le cadre du jouet, sera nécessaire.

Impact

Les résultats pourraient influencer l'interprétation de la mécanique quantique et la conception d'expériences de test des inégalités de Bell. Aucune application pratique dans les technologies quantiques n'est encore visible.

Prochaines étapes

Réaliser l'expérience proposée avec deux sources de photons intriqués et la recherche de corrélations entre détecteurs indépendants. En cas de résultat positif, développer une théorie de champ du champ subquantique dans l'espace-temps (3,2).

Problèmes ouverts clés

Ce travail touche au problème fondamental de l'interprétation de la mécanique quantique : comment concilier les corrélations non locales avec la causalité. Il ne résout pas le problème de la mesure, mais propose un nouveau regard sur l'effondrement de la fonction d'onde, en le reliant à un temps supplémentaire. Cela prolonge la lignée des modèles de réduction dynamique (GRW, CSL), mais avec un mécanisme physique différent.

Le regard de la machine du savoir

Cette section s'adresse à l'auteur du travail et à ses collègues. Les travaux voisins ont été trouvés par une recherche sémantique dans notre archive, et non par correspondance de mots. Nous n'évaluons pas : nous montrons le champ autour.

Ce que fait ce travail

L'auteur propose un modèle dans lequel les corrélations entre particules intriquées proviennent d'un échange de signal à travers une dimension temporelle supplémentaire, à vitesse finie, tout en préservant la causalité. Pour tester cette hypothèse, une expérience est proposée avec deux sources indépendantes de photons intriqués, cherchant une violation de l'inégalité de Bell entre des particules issues de paires différentes.

Où est sa force

Le point fort réside dans la prédiction expérimentale concrète, vérifiable avec les méthodes existantes : le modèle autorise une violation de l'inégalité de Bell pour des particules indépendantes, ce que la mécanique quantique standard interdit.

Vers où avancer

À essayer

  • Vérifier si la prédiction de violation de l'inégalité de Bell pour des particules indépendantes tient compte de la précision finie des détecteurs et des pertes de photons.
  • Examiner comment le modèle à temps supplémentaire se rapporte aux expériences testant la vitesse de l'information quantique, par exemple les mesures de délais lors du collapse de la fonction d'onde.
  • Étudier si le modèle peut être reformulé en termes de théorie de l'information quantique, par exemple comme un canal avec une dimension temporelle supplémentaire.

Pourquoi cela peut compter

Si l'expérience proposée est réalisée et donne un résultat positif, ce serait la première preuve de l'existence d'une dimension temporelle supplémentaire et cela changerait notre compréhension de l'intrication quantique. Un résultat négatif serait tout aussi important : il établirait une nouvelle interdiction pour les modèles à temps supplémentaire, restreignant la classe des théories viables.

Les dimensions temporelles supplémentaires sont généralement évitées à cause du « paradoxe du grand-père » : les voyages dans le temps pourraient permettre de tuer un ancêtre. L'auteur contourne cela en supposant que seul le champ subquantique vit dans deux temps, tandis que les particules restent dans un seul.

Chiffres clés

  • vitesse de propagation de l'information dans le temps supplémentaire: inconnue, mais finie
  • violation maximale de l'inégalité de Bell dans le modèle: 2√2 ≈ 2.828
  • seuil du réalisme local: 2
  • nombre de dimensions temporelles supplémentaires: 1
  • dimensionnalité de l'espace-temps dans le modèle: 3+2 (trois spatiales, deux temporelles)
Scientifiques
Abner ShimonyAlain AspectAnton ZeilingerArtur EkertDaniel GreenbergerJohn Clauser
Notions
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