Deux muons naissent de la désintégration d'un méson êta et s'éloignent, liés par l'intrication quantique. Une expérimentatrice, Alice, mesure le spin du muon négatif, tandis qu'un autre, Bob, enregistre la direction du positron issu de la désintégration du muon positif. On pourrait penser que l'ordre des événements influence les corrélations. Mais les calculs montrent le contraire.
C'est comme une danse où les partenaires échangent leurs rôles, mais la musique reste la même. Si la mesure d'Alice a lieu avant la désintégration (t1 < t2), elle projette la paire dans un état de spin déterminé, et Bob observe une distribution caractéristique d'un état pur avec un spin opposé. La violation de l'inégalité CHSH atteint la valeur maximale 2√2. Si la désintégration se produit en premier (t1 > t2), les corrélations sont préservées : les événements sélectionnés selon le résultat d'Alice semblent indiquer que le muon de Bob avait un spin déterminé avant même la désintégration.
L'explication canonique du second cas repose sur la post-sélection : la désintégration du muon influence les probabilités des résultats de mesure d'Alice, sans violer la causalité. Mais pour des intervalles de genre espace, l'ordre des événements n'est pas fixé. Chaque observateur est libre de décrire les corrélations à sa manière : comme un effondrement dû à la mesure d'Alice, comme une influence de la désintégration sur le spin d'Alice, ou même comme un changement rétroactif du spin de Bob. Toutes les descriptions donnent les mêmes prédictions.
Cela souligne que l'effondrement de la fonction d'onde est un artifice de calcul pratique, et non une description littérale de la réalité physique. Auparavant, on ne savait pas comment interpréter les corrélations dans les systèmes intriqués lorsque l'une des particules se désintègre avant la mesure sur l'autre. Désormais, il est démontré que les corrélations ne dépendent pas de l'ordre temporel, et différents observateurs peuvent donner des descriptions différentes mais équivalentes d'une même expérience. Cette connaissance n'a pas encore d'applications pratiques, mais elle approfondit notre compréhension de la mécanique quantique et de ses interprétations.
La violation maximale de l'inégalité CHSH dans cette expérience de pensée est de 2√2, ce qui correspond exactement à la limite de Tsirelson pour les corrélations quantiques.
L'idée qu'une mesure dans le présent puisse « atteindre » le passé rappelle l'intrigue du film « Interstellar », où l'héroïne envoie un message dans le passé via des anomalies gravitationnelles. Ici, cependant, il n'y a aucun signal : seulement des corrélations qui ne violent pas la causalité.