Deux pendules sans corde commune : des corrélations quantiques plus fortes que l'intrication

‹›

Deux pendules oscillent à l'unisson, alors qu'aucune corde ne les relie. L'un part vers la gauche, l'autre file vers la droite au même instant, et cela se répète sans le moindre contact. Dans le monde quantique, une telle concordance porte le nom de corrélation d'Einstein-Podolsky-Rosen, ou EPR steering. Elle dépasse la simple intrication : la mesure du premier objet fixe instantanément l'état du second, même si les deux sont éloignés.

Dans le laboratoire de Zurich, le rôle des pendules est revenu à deux résonateurs à ondes acoustiques volumiques, chacun de la taille d'un grain de sable et d'une masse d'environ 16 microgrammes, soit à peu près $10^{17}$ atomes. Pour les relier, pas de corde : un qubit supraconducteur. Deux tonalités micro-ondes, dont les fréquences s'additionnent pour coïncider avec celles des deux résonateurs, ont transformé le qubit en métronome commun : il ne pousse pas les pendules l'un après l'autre, il crée d'emblée des excitations quantiques appariées dans les deux.

Pour mesurer ces corrélations, les physiciens ont monté un interféromètre SU(1,1). À la place des miroirs et des lames séparatrices, on trouve des amplificateurs paramétriques : le premier prépare l'état, le second le lit avec un déphasage. Un tel appareil ne détecte pas un simple synchronisme des mouvements, mais bien un lien quantique, celui qui viole les inégalités classiques. Le critère mesuré est descendu à 0,90, alors que tout ce qui dépasse 1 peut encore s'expliquer par la physique ordinaire. La fiabilité du résultat atteint 99 % pour une direction et 98 % pour l'autre.

Auparavant, de telles corrélations n'avaient été observées que dans des systèmes microscopiques, photons ou ions par exemple. Ici, pour la première fois, deux morceaux macroscopiques de cristal montrent que leurs mouvements sont liés plus fortement que ne l'autorise aucun modèle classique à impulsions communes. Ce n'est pas une simple curiosité de laboratoire : un tel lien peut servir de ressource pour la téléportation quantique d'états mécaniques, lorsque les oscillations d'un résonateur se transmettent à un autre sans contact physique.

Les deux pendules de Zurich oscillent à l'unisson, et nous savons désormais que leur accord ne naît pas d'une corde commune, mais d'une règle quantique commune. Reste à apprendre à nous servir de cette corde qui n'existe pas pour transporter le mouvement à distance.