Deux danseurs sur une même scène reproduisent les mouvements l'un de l'autre, même lorsqu'un rideau les sépare. Dans le monde quantique, de telles paires sont dites intriquées, et les physiciens vérifient depuis un demi-siècle jusqu'où s'étend cette connexion. Jusqu'à présent, tous les tests avec des particules massives concernaient leurs propriétés internes, comme le spin, mais pas le mouvement lui-même. Or c'est le mouvement qui détermine comment la matière se propage dans l'espace et réagit à la gravité.
Désormais, des physiciens australiens ont fait danser les impulsions elles-mêmes des atomes. Ils ont refroidi un nuage d'hélium jusqu'à l'état de condensat de Bose-Einstein, où les atomes se comportent comme une seule onde, puis une brève impulsion laser a divisé cette onde en trois parties. Lors de la collision des parties, des paires d'atomes ont été créées, s'éloignant dans des directions opposées, comme deux danseurs recevant une impulsion commune d'une même poussée. Leurs impulsions se sont retrouvées intriquées : en connaissant la direction de l'un, on pouvait prédire celle de l'autre.
Après la séparation, les paires traversaient un interféromètre qui ramenait leurs trajectoires ensemble, comme deux rayons lumineux dans une expérience classique. Un détecteur à microcanaux reconstruisait les impulsions tridimensionnelles des atomes, permettant de mesurer les corrélations. Le résultat s'est révélé incompatible avec tout scénario prédéterminé : le paramètre CHSH a atteint 2.52 ± 0.17, dépassant la limite classique de 2 d'environ trois écarts types.
Cela signifie que la corrélation entre les impulsions des atomes ne s'explique pas par un passé commun ou des instructions cachées. Les danseurs se sentent vraiment à travers le vide, et leurs mouvements sont corrélés plus fortement que ne le permet tout réalisme local. Pour la première fois, la non-localité est démontrée pour les degrés de liberté externes de particules massives, c'est-à-dire pour leur mouvement même dans l'espace.
L'utilité pratique n'est pas encore évidente, mais la plateforme ouvre la voie à des capteurs quantiques et à des tests de gravité quantique. Peut-être qu'un jour, de telles expériences aideront à comprendre comment la mécanique quantique s'accorde avec un espace-temps courbe. En attendant, deux atomes d'hélium, s'éloignant dans des directions opposées, poursuivent leur danse silencieuse, confirmant que le monde quantique ne reconnaît pas de frontières.
Le détecteur se trouvait à 848 mm sous le piège, et les atomes y tombaient pendant environ 0.416 seconde, leur vitesse au moment de la détection atteignant environ 65 mm/s.