Deux billets de loterie reposent dans un même chapeau, et personne ne sait lequel la première main va tirer. En mécanique quantique, une indétermination semblable surgit lorsque deux particules forment une paire intriquée : l'état de chacune prise séparément n'est pas défini, mais ensemble elles sont liées de telle sorte que le résultat de la mesure de l'une s'accorde instantanément avec celui de l'autre. La théorie standard dit que, lors de la mesure, la superposition se « réduit » au hasard à l'une des possibilités, sans expliquer pourquoi c'est celle-là qui est sortie ni comment la seconde particule l'apprend sans le moindre signal.

Ce nouveau travail propose d'aborder cette énigme autrement. L'auteur plonge l'état intriqué dans un espace mathématique plus vaste, où deviennent visibles toutes les manières de répartir entre les particules une phase cachée, une sorte d'« inclinaison » de la superposition. Ces manières se répartissent en deux classes, indiscernables dans la description ordinaire, mais qui donnent des issues de mesure opposées une fois les particules séparées. Si la paire de photons appartient à la première classe, la mesure de la polarisation de l'un donnera, disons, une direction horizontale, et celle de l'autre une direction verticale ; pour la seconde classe, les issues s'inversent.

L'idée clé est que la phase s'établit au hasard lors de la préparation de la paire ou de sa séparation, et que c'est elle qui oriente la réduction de la fonction d'onde dans chaque sous-système. La suite des issues chez une particule paraît aléatoire, parce que la classe de phase est choisie au hasard, et les corrélations entre particules apparaissent automatiquement, puisque la phase leur est commune. Cela explique aussi bien les anticorrélations de l'état singulet Ψ− que le comportement de l'état à trois particules GHZ, où, pour certains réglages des polariseurs, les trois photons passent, tandis que pour d'autres, seule la moitié des triplets passe.

Un tel mécanisme n'exige ni variables cachées ni signaux supraluminiques : la réduction apparaît comme une conséquence de l'interférence à l'intérieur de chaque particule, orientée par la phase commune. Cela préserve toutes les prédictions de la mécanique quantique et s'accorde avec les violations des inégalités de Bell, puisque la phase n'est pas une grandeur locale classique. Reste ouverte la question du moment exact où la phase se fixe : à la préparation, à la séparation ou à l'instant de la mesure. On peut la tester expérimentalement en comparant les taux d'émission d'atomes excités séparés et non séparés.

Si l'on regarde une nouvelle fois le chapeau aux billets, on voit à présent que le « hasard » du tirage était prédéterminé par une marque invisible, apposée avant que les mains ne se séparent. La mécanique quantique est peut-être construite de la même façon : l'issue de la mesure de chaque particule est fixée d'avance par la phase commune, mais elle demeure aléatoire pour l'observateur tant qu'il n'a pas regardé dans sa moitié de la paire.