Nobel de physique 2022 : entretien avec Alain Aspect, père de l'intrication quantique

[Musique] la science CQFD Natacha tri lundi novembre il fait froid il fait moche pour bien commencer la semaine on a ce qu'il vous faut une heure d'entretien avec le prix Nobel de physique 2022 alain est notre invité [Musique] entre 1980 et 1982 l'expérience d'ors et d'Alain ASP est l'une des expériences les plus importantes de la mécanique quantique et peut-être même de toute la physique le physicien prouve très clairement que l'intrication quantique est un phénomène observé qui correspond à tout ce qu'avait prédit la physique quantique avec ce pionnier on revient sur cette expérience de pensée chère à Einstein jusqu'à son expérimentation en laboratoire et comment ses travaux ont ouvert la voix à la seconde révolution quantique l'intriquant monsieur mon aspect bonjour àinpect bonjour Merci d'être réceptif à notre titre vous êtes professeur à l'Institut d'Optique professeur à l'École polytechnique directeur de recherche et mérite du CNRS et merci d'être là avec nous en direct des studios transculture cette émission peut se suivre sur les ondes mais aussi sur Twitter sur notre fil à science CQFD al jusqu'à 17h nous parlerons donc de votre parcours àin aspect de votre expérience fondatrice de vos dispositifs expérimentaux pour résoudre un paradoxe nous d'intrication d'inégalité de B mais avant tout le mardi 4 octobre au côté de l'américain John closer de l'Autrichien aningerevz la plus haute distinction scienique le prix Nobel de physiquetechqueance nous étion nbre à l'attendreette nomation pour récompenseros vousp cette nomination c'est-à-dire que je ne m'y attendais pas une année en particulier ça fait longtemps qu'on m'avait dit que ça pourrait arriver un jour mais je sais qu'il y a beaucoup de gens pour qui ça aurait pu arriver et ça n'est jamais arrivé donc je pense que j'avais la sagesse de ne pas attendre une année particulière donc ça a été une authentique surprise authentique surprise alors ce 4 octobre 2022 dans cette authentique surprise à qui ou à quoi avez-vous immédiatement pensé difficile à dire mais sans doute à ceux qui ne sont plus là pour être contents mes parents mais professeurs de lycée [Musique] ensuite sans doute j'ai pensé je je ne suis pas certain mais sans doute j'ai pensé à ma femme et mes enfants qui ont dû me supporter dans tous les sens du terme pendant si longtemps et puis je ne sais pas je l'Institut d'optique qui est un petit institut et qui m'a permis de faire une expérience qui lorsque je l'ai commencé semblait un peu bizarre à beaucoup de laboratoire plus établi où j'aurais sans doute eu du mal à convaincre que ça valait la peine d'être fait alors j'aime j'ai penser oui à l'Institut d'optique et à à la réactivité qu'il offre al avant de parler de de vos travaux j'aimerais qu'on revienne ensemble sur votre parcours dans une interview pour le journal du CNRS vous dites je suis une très bonne illustration du stéréotype français celui du jeune provincial qui quitte son petit village de Gascogne pour monter à la capitale oui rien rien à ajouter rien vous avez été encouragé dans votre parcours ah oui parce que mes parents étaient instituteurs et donc les instituteurs m'avait ces instituteurs m'avaient donné le la conviction qu'il fallait bien travailler à l'école ensuite c'était des gens qui avaient une une Croy fortement établie dans la valeur de la science dans le fait que la science permet à l'humanité de progresser pasteur évidemment l'un de ses héros et donc ça ça a été un très fort encouragement alors je n'ai pas eu de d'aide familiale sur le plan m'aider à faire les devoirs parce que j'étais au lycée d'Agen et je ne rentrai chez moi que qu'à la fin de la semaine en revanche j'ai bénéf B de ces anciens lycées c'était avant le l'enseignement de masse et j'ai bénéficié de ces anciens lycées où il y avait des études avec des surveillants des pions comme on disait à l'école qui avaient des licences licence de math licence de latin et donc on pouvait choisir l'étude en fonction de ce qu'on souhaitait étudier ils étaient je crois qu'on les appelait même des répétiteurs donc l'école fournissait tout le soutien dont on avait besoin je suis pas sûr que j'en avais un grand besoin mais enfin l que j'avais un besoin je le trouvais dans le système en fond vous étiez déjà fasciné par les sciences ah oui toujours ça m'a pas empêché au lycée de suivre la la filière classique dont j'ai fait du latin pendant un nombre considérable d'années j'aimais beaucoup le les lettres mais je n'aurais pour rien au monde raté une heure de science que ce soit la physique que ce soit les maths ou que ce soit même les sciances naturelles c'était vraiment mon goût alors on raconte aussi un qu'enfant vous démonti entièrement votre vélo pour en comprendre les rouages c'est vrai ça oui oui absolument et d'ailleurs je continue à démonter les vieux vélos j'ai des vieux vélos tout rouillés mais je continue à les démonter à les remonter le problème qu'aujourd'hui pour trouver des pièces des anciens vélos c'est pas si facile mais on trouve des sites internet on parle de votre amour des sciences et des rouages de vélo vous vous identifiez ce qui vous a donné ce qui vous a orienté vers la physique alors je je pense que j'ai toujours été fasciné par les objets techniques plus par exemple que par les animaux ou les fleurs bon j'aimais bien les sciences naturelles moi ce qui m'intéressait c'est les objets techniques donc quand j'étais petit dans ce village de Gascogne il n'y avait pas tant d'objets techniques que cela mais quand même il y avait des artisans qui avaient des outils et l'outillage des artisans me passionnait les outils que les agriculteurs utilisaient la charue pour pour labourer les champs j'ai j'ai toujours été iné par les objets techniques donc que dire de plus dans d'autres entretiens vous citez justement aussi l'importance on parlait déjà de l'importance de l'école des enseignants des pions vous citez l'importance de Monsieur HCH au lycée d'agin vous dites que c'est lui aussi he qui vous a donné le goût de cette discipline vous avez un souvenir en particulier justement de ce professeur oui lui lui c'est je crois que le goû quand même il commence avec les instituteurs qui à l'époque faisaient des leçons de choses et et je me rappelle je l'ai déjà cité 10 fois mais je pense que c'est très important cette leçon de choses où on mettait du du vinaigre sur de la crée la crée de l'époque c'était du calcaire au fond d'un bocal ça dégageait du gaz carbonique et le gaz carbonique on nous expliquait comme il était plus dense que l'air il restait dans le bocal et quand on descendait une bougie la bougie s'éteignait c'est le genre de chose qui me fascinait et donc j'attendais avec impatience et les cours de physique de lycée et donc j'arrive en première avec ce monsieur HCH qui était un professeur vraiment extraordinaire qui à l'époque avec des moyens quand même qui sont loin d'être ceux qu'on a aujourd'hui arrivit à nous faire des expérience formidable il construisit une partie du matériel alors j'ai un souvenir oui j'ai un souvenir précis qui en fait m'a donné l'idée de la méthode que j'ai utilisé pour mon expérience ah il avait un stroboscope un stroboscope vous savez ça permet de ralentir le le mouvement comme au cinéma quand on voit les les roues des ch io du FAR ouest qui tourne lentement en fait c'est pas contre stroboscope don ça permet de ralentir les mouvements et en particulier il nous a fait l'expérience dite de la corde de meldde dans lequelle il y a une corde qui vibre un peu comme une corde de guitare mais l'amplitude est beaucoup plus grande et on la voit vibrer très lentement et alors on voit que de temps en temps il y a aucune ondulation de la corde un peu plus tard il y a une ondulation de la corde encore un peu plus tard il n'y a aucune ondulation et bien figurez-vous que j'ai eu cette image en tête lorsque j'ai eu l'idée de l'aiguillage optique du commutateur optique qui a servi dans mon expérience l'aiguillage optique alors ça on y reviendra un peu plus tard dans l'émission maisou c'est une expérience de Monsieur HCH qui m'a donné l'idée les fondements sont là alors parmi vous citez HCH mais vous citez aussi julverne dans vos sources d'inspiration oui alors julverne jeai pas connu bien que je ne sois pas tout jeune oui Jules Verne et alors en particulier quand même un livre très particulier l'île mystérieuse l'île mystérieuse ce sont des des savants et ingénieurs américains pendant la guerre de Sécession dont le ballon échoue sur une île déserte et parce que ils ont la connaissance des sciences et des techniques ils vont être CAPA très rapidement de de recréer une véritable civilisation sur cette île déserte don reste toujours avec cette conviction que le le savoir scientifique était technique permet vraiment à l'homme de de ne pas être misérable au sein d'une d'une nature hostile alinp vous faites vos études de 1965 à 1969 à l' ns cachant aujourd'hui ns Paris sa clé en 1971 vous soutenez votre thèse de 3e cycle à cette époque vous travaillez sur quoi je travaille sur l'holographie j'adore l'optique et il s'agit d'optique classique d'optique classique cohérente et je travaille sur l'holographie et là encore ce que j'ai appris à cette époque- làà et bien m'a servi récemment dans dans les années dans les dernières années je dirais sur la dernière expérience un petit peu importante un petit peu marquante à laquelle j'ai participé et bien c'est parce que j'avais fait cette thèse au 3e cycle en holographie que j'ai bien compris le le le réseau désordonné qu'on est capable de faire qu'on appelle les tavelures laser le laser spcle et en fait j'ai pensé dans cette expérience réalisée il y a quelques années à tout ce que j'avais appris au moment de ma thèse 3e cycle j'adore empiler dans un coin de ma mémoire des phénomènes comme ça et les ressortir au bon moment alors là on est dans les années 70 mais qu'est-ce qui vous a orienté en vers la physique quantique surtout come à quoi ressemble la physique quantique à cette époque alors à l'université d'Orsay on suivait la licence l'ancienne licence c'était avant la réforme qui on a appelé réforme des des magistères ou des masters ou je sais plus bon bref et alors cette ancienne licence de physique elle était vraiment excellente un point de vue formation classique électromagnétisme optique thermodynamique j'avais des profs absolument formidables et puis il y avait un premier cours de physique quantique qui était vraiment je peux le dire avec le recul extrêmement mauvais mais je pense qu'à l'époque quasiment personne ne faisait un bon cours de physique quantique sauf Claude centani qui je pense c'était à cette époque-là professeur à la Faculté de Paris et qui a publié un livre avec Bernard Dieu et Franck laloué qui a montré comment il faut bien enseigner la mécanique quantique mais ce livre a été publié plus tard il a été publié pendant que j'étais coopérant au Cameroun et donc j'avais conscience pas autant qu'aujourd'hui mais j'avais quand même conscience que la mécanique quantique comme avait appris n'était pas la vraie mécanique quantique et donc quand j'ai entendu parler de ce livre qui avait été publié je l'ai commandé et j'ai travaillé la physique quantique dans ce livre donc vous me demandez pourquoi tout simplement parce que j'avais conscience que c'était une discipline intéressante et qu'on me l'avait mal enseigné oui c'est ce livre dans dans votre parcours il a comme une place de de révélation on demande souvent aux artistes leurs influences leurs sces d'inspiration on peut dire que ce livre mécanique quantique en 1973 ça c'est une pierre fondamentale dans votre votre c'est fondamentale mais c'est pas une révélation c'est plutôt un fondement un socle un socle de ma connaissance la révélation elle va venir lorsque je lirai l'article John Bell mais peut-être qu'on va en parler ça on ira aussi hein mais en effet c'est c'est en tout cas à cette époque là que vous allez commencer à constituer votre sujet de thèse alors je je vais constituer mon sujet de thèse au moment précis où je lis l'article John Bell quand je reviens du Cameroun j'ai la chance d'avoir un poste de on appelait maître assistant à l'époque à l'ENS de cachant et euh il se trouve que dont je suis enseignant là je dois préparer les étudiants à l'agrégation ce qui est lourd hein parce qu' ils sont exigeants ils veulent la réussir l'agrégation donc c'est lourd mais en ce qui concerne la recherche je pouvais la faire où je voulais et j'ai donc explorer un certain nombre de possibilités dans un certain nombre de laboratoires et Christian Humbert jeune professeur de l'Institut d'Optique m'a donné un dossier dans lequel il y avait l'article John Bell et quand j'ai lu cet article je crois que je peux utiliser la même expression que Nicolas Gisin à Genève j'ai eu un véritable coup de foudre un coup de foudre pour le [Musique] sujet France Culture la science CQFD Natacha [Musique] trio 16h1 sur France Culture nous avons la chance de nous entretenir tout au long de cette heure avec Alain ASP prix Nobel de physique 2022 avant de parler de votre entrée en scène dans l'histoire de la physique qu il faut faire un retour en arrière et quelques rappels sur les grands principes de la mécanique quantique la mécanique quantique c'est la meilleure théorie dont on dispose pour expliquer le comportement de la matière au niveau microscopique à toute petite échelle on se rend compte qu'il y a des propriétés un peu étrange contreintuitive et l'un des phénomènes les plus intrigants de la physique quantique c'est l'intrication historiquement à l'aspect quand est-ce que l'intrication quantique apparaît dans le champ de la mécanique quantique alors je je pense que c'est vraiment l'article d'Einstein Podolski et Rosen en 1935 qui l'a fait apparaître alors je pense que les physiciens qui auparavant avaient fait des calculs avaiit sans doute écrit des états intriqués mais sans réaliser que ça avait un caractère particulier l'idée est que la plupart du temps il décrivait une seule particule et on décrit une seule particule par une fonction d'onde qui finalement se déplace dans notre espace dans l'espace dans lequel nous vivons l'espace trois dimensions plus le temps alors que quand on a deux particules si on se réfère au principe de base de la physique quantique on comprend qu'il faut les décrire dans un espace qui est un espace mathématique abstrait qui est le produit tensoriel de l'espace de la première par l'espace de la 2uxe bref on se trouve dans un espace abstrait et c'est ce qui va être responsable des comportements bizarres que l'on a quand on a des partic intriqué parce que le point c'est que c'est bien joli d'avoir une description dans un espace abstrait mais là il y a une phrase que j'aime beaucoup qui est écrit en exerg du livre de hacher perz qui est un un grand théoricien il écrit les expériences ne se passe pas dans un espace de Hilbert elle se passe dans un vrai laboratoire et donc vous avez beau avoir une description mathématique sophistiqué relativement clair à partir du moment où vous comprenez ces mathématiques il y a un moment où vous voulez décrire les choses dans votre laboratoire j'ai un laboratoire j'ai un détecteur ici j'en ai un là ils sont séparés de 12 m j'ai envie de décrire ce qui se passe dans mon laboratoire et c'est là qu'apparaissent les les les caractéristiques bizarres de l'intrication alors sur ces caractéristiques bizarres centrale de la mécanique quantique c'est le principe de superposition le superp la superposition le principe de superposition des états est-ce qu'on peut un peu justement éclairer ces notions là avanter écler en reprenant la distinction que je fais entre ce qui se passe pour une particule et ce qui se passe pour plusieurs particules quand j'ai une seule particule la superposition ça veut dire que finalement je dois la décrire par une onde et une onde elle se propage dans plusieurs endroits à la fois mais après tout des ondes qui se propagent globalement dans plusieurs endroits de l'espace on sait ce que ça veut dire on n pas de mal à le comprendre alors qu'encore une fois quand on a deux particules la superposition dont vous parlez on peut pas se la représenter dans notre espace on ne peut se la représenter que dans l'espace abstrait ce que je veux dire c'est que un certain état quantique de mon système des deux particules je peux imaginer comment il est dans notre espace l'autre état quantique un deuxième étoit quantique je peux imaginer comment il est dans notre espace mais quand je parle de superposition c'est pas vraiment dans notre espace la superposition elle est dans cette espace abstrait et donc c'est très très difficile à à se représenter par contre on sait parfaitement écrire les les les mathématiques et c'est tellement difficile à se représenter que on va peut-être y venir mais que quand on considère l'expérience de pensée qui dérive de la discussion par Einstein Podolski et Rosen on est obligé d'admettre queil y a quelque chose qui se passe instantanément plus vite que la lumière mais ça c'est une sorte d'illusion parce qu'on insiste pour le voir dans notre espace mais n'empêche que il y a quelque chose voilà instantanément c'est ça en effet le le c'est bizarre instantanément et ça pour Einstein c'est le c'était c'était inacceptable pour Einstein et donc peut-être que c'est le moment de parler un petit peu de quel était le problème d'Einstein plutôt qu'elle était l'idée d'Einstein avec la physique quantique il faut que les choses soient claires Einstein ne remettait absolument pas en cause la mécanique quantique et il faut quand même insister sur le fait que jus de 1905 jusqu'à 1924 Einstein est probablement le physicien qui a le mieux compris les conséquences des idées quantiques la révolution intellectuelle que ça représenté donc quand on dit Einstein quelquefois on entend Einstein a bien compris la relativité mais la mécanique quantique il avait rien compris c'est totalement faux les articles qu'Einstein écrit sont lumineux jusqu'à ce que le formalisme soit développé en 1925 par schröinger Eisenberg là c'est vrai qu'il ne joue plus de rôle mais jusque-l il a parfaitement compris les conséquences incroyables et donc à partir de 1925 on a ce formalisme dont borne va donner une interprétation probabiliste c'est-à-dire que et ça c'est ce qui est admis aujourd'hui mais c'était déjà le cas à partir de de la fin des années 1920 c'est-à-dire qu'on s'est dire voilà j'ai un objet quantique je fais telle mesure dessus et le résultat n'est pas certain j'ai la probabilité 70 % de trouver le résultat numéro 1 et 30% de trouver le résultat numéro 2 et ça ça ennuie beaucoup Einstein alors c'est pas qu'instein n'aime pas les probabilités l'un de ces articles les plus formidable c'est un article de 1905 sur le mouvement bronian donc il maîtrise parfaitement les probabilités mais il pense que les probabilités c'est une commodité je je m'explique j'aime bien cet exemple ici nous avons des molécules d'oxygène d'azote dans dans la pièce où nous nous trouvons et si nous voulons décrire leur vitesse nous allons décrire la distribution quelle est la probabilité d'avoir une vitesse comprise entre 300 m/se et 305 m/se quelle est la probabilité d' avir entre 305 310 on décrit ça par une loi de probabilité mais c'est une commodité on a aucun doute que chaque molécule individuellement à sa vitesse seulement il y en a tellement que ce serait un travail de titan de vouloir décrire tout le monde don on utilise la probabilité et bien Einstein semble-t-il pense que le fait que la mécanique quantique utilise des probabilités prouve que c'est une commodité c'est une sorte de physique statistique d'un niveau inférieur à découvrir c'est en mécanique quantique si je comprends bien vous m'arrêtezp si je me trompe mécanique quantique c'est que le hasard intervient dans les mesures et ce qu'on appelle donc un indéterminisme de la mesure oui alors c'est pas le point clé mais effectivement ce hasard de la mécanique quantique joue un rôle fondamental par exemple ça va être difficile de de s'apesantir dessus mais tout à l'heure je vous ai dit il y a quelque chose qui a l'air d'être instantané d'aller plus vite que la lumière et bien la raison fondamentale pourquoi on ne peut néanmoins pas l'utiliser pour envoyer un signal utilisable plus vite que la lumière c'est précisément à cause de ce caractère fondamentalement aléatoire de la physique quantique les deux sont liés alors Einstein et ce cet autre physicien qui est donc le Danois nilsbor en 1927 hein il y a donc ce débat fondamental entre les deux quel est justement le le le nœud le débat entre Einstein et B alors en 1927 donc Einstein a une un programme en quelque sorte qui est de montrer que ce formalisme quantique qui euh s'exprime et qui nous donne des probabilités en fait il peut être complété par une structure sous-jacente dans lequel les particules auraient des propriétés c'est-à-dire leur vitesse et leur position serait définie mieux que ce qui est dans la le formalisme quantique et donc il arrive avec un certain nombre de ce qu'on appelle des expériences de pensée c'estàdire des expériences qu'on pourrait faire en principe mais la technique de l'époque ne permet pas de les faire il arrive avec un certain nombre d'expériences de pensée j'insiste qui porte sur une seule particule et en disant ah ben tu vois nilsborg la particule elle a une position à une vitesse mieux déterminée que ce qui est permis par les relations de Eisenberg et à chaque fois nilsborg peut le contrer et avec des arguments mathématiques des arguments euh de de de de théorie bon donc tout le monde sait que à la fin du congrès de 1927 Bor a répliqué victorieusement à toutes les attaques d'Einstein et c'est ce qui fait qu'un certain nombre de physiciens ont pensé pendant longtemps que boh avait toujours répondu de façon correcte à Einstein mais je pense que ce n'est pas le cas parce qu'à 1935 dans leur fameur article avec Podolski et Rosen Einstein donc euh s'intéresse maintenant non pas à une particule mais à deux particules aux États intriqués et là il pense arriver à démontrer que effectivement l'une des deux particules au moins a des caractéristiques qui sont mieux précisées mieux déterminées que ce qui est autorisé par les relations de Heisenberg et boh va évidemment répondre donc on a c'est formidable on a deux articles à 3 mois d'intervalle ou 4 mois d'intervalle dans la Physical Review qui porte le même titre est-ce que la mécanique peut être considéré complète mais clairement l'article d'instein palosski Roson conclu non elle peut pas être considérée complète et Bor dit si si mais je veux insister sur le fait que à la différence du raisonnement de 1927 c'est essentiellement sur des argument philosophique que boh base sa réponse et non pas sur une démonstration un calcul oui c'est ça en 1935 Podolski Einstein et herosen publieent donc un article scientifique le paradoxe Pr Einstein podolsky Rosen qui présente un paradoxe une expérience de pensée qui a été considérée par certains comme un orage de la physique du 20e siècle écoutons notre archive de 1980 et les mots de Jean-Pierre Vigier physicien au CNRS boh affirmait contièrement Einstein premièrement que on ne pouvait l'observateur jouer un rôle irréductible et inanalysable dans l'analyse des expériences il affirmait que la la théorie de la la théorie des kantas telle qu'elle est elle s'était développé P représentait une limite ultime de la connaissance il affirmait par exemple une grande discussion entre Einstein et Bor portait sur la nature du hasard einstein disait le hasard c'est tout simplement le résultat de causes très compliqué non correllé et cetera qui fait que j'ai j'observe des distributions statistiques qui résultent d'une causalité plus profonde que j'ignore que j'ignore mais que je peux découvrir et c'était ça le point qu'il n'y avait pas de barrière au progrès de la connaissance alors que B affirmait que la sttisque celle du temps et de l'espace ben c'est pas une barrière ça excusez-moi du peu c'estàd qu'on peut faire des modèles parfaitement causaux du comportement par exemple d'une partie de roulette je peux très bien si je me donne toutes les conditions initiales et cetera prédire la distribution des billes à la sortie d'un jeu de roulette alors que pour la la conception du hasard de et de ses successeurs donc stadbourgard précisément c'était que le hasard est irréductible il n'y a rien derrière le hasard fondamental et alors le débat s'est poursuivi pendant de longues années Einstein a publié un article célèbre en 1935 c'est le ce qu'on appelle le paradoxe d'instein polovski et Rosen et subitement on arrive on arrive au point où on va pouvoir trancher qui aura raison de bord ou d'instein alors une réaction cette archive oh il dit les choses telles qu'elles sont je dois vous avouer que beaucoup de gens utilisent le mot paradoxe je n'aime pas bien le mot paradoxe que j'aime bien c'est parler de la situation Einstein podolsky Rosen ils ont découvert une situation nouvelle dans laquelle on a deux particules intriquées et ils en tirent les conséquences c'est que dans ce paradoxe la seule façon d'éviter un conflit entre mécanique quantique et relativité restreinte c'est de supposer que la formulation de la mécanique quantique est donc un complète et qu'il existerait des variables cachées inconnu des physiciens c'est bien ça oui un peu comme ce que je vous ai raconté tout à l'heure c'est-à-dire chaque molécule à sa propre vitesse et bien effectivement la conclusion de Einstein Podolski et Rosen c'est que pour comprendre les corrélations très fortes qui sont prédites par la mécanique quantique il faut introduire des variables cachées alors il faut préciser ici attention c'est que l'expérience de pensée Einstein pa skyosen porte sur des variables continues la vitesse et la position et on va faire un grand saut de 30 ans arrivé à John Bell et la force de l'expérience de John Bell c'est queelle porte sur des variables discrètes c'est-à-dire des variables qui ne peuvent donner que deux valeurs et il faudra avoir recours à des observables discrètes dicotomique pour voir le véritable conflit entre le point de vue d'Einstein et le point de vue de bord il faut insister sur le fait que dans ces discussions ni Einstein ni boh n'avaient le moindre doute sur le fait que le formalisme mathématique quantique donnait les bons résultats aucun des deux ne savait que si on adoptait le point de vue d'Einstein à moment donné on allait être en conflit avec les prévisions statistiques de la physique quantique c'est au niveau de l'interprétation bord disait c'est pas la peine d'aller regarder en dessous et d'ailleurs si vous allez y regarder vous allez arriver à une autocontradiction alors queestein disait si si pour comprendre ces corrélations pour comprendre le caractère aléatoire il faut introduire ire des variables en dessous encore une fois comme chaque vitesse de chaque molécule dans la pièce pendant 30 ans il ne se passe rien jusqu'en 1964 où la Johun belle physicien irlandais démontre qu'il est possible d'envisager des expériences que ce débat épistémologique entre Bor et Einstein pourrait être tranché au laboratoire oui alors ça c'est stupéfiant moi je ne connais je suis pas un expert mais je ne connais aucun autre exemple où un débat philosophique peut être tranché par une expérience de physique alors il faut qu même préciser qu'il y a eu un progrès entre-temps qui est réalisé par David Baum David Baum est un physicien qui a fait une transposition de l'expérience d'Einstein Podolski et Rosen transposition comme je vous le disais tout à l'heure avec en utilisant des observables qui ne peuvent donner chacune d'entre elles ne peut donner que deux résultats qu'on peut appeler plus un--1 ce que vous voulez et donc c'est vraiment avec cette expérience transposée par B que belle va faire à la découverte que si on suit jusqu'au bout le point de vue d'Einstein on peut établir des inégalités les fameuses inégalités de belle qui dans certains cas extrêmement rares sont en conflit avec les prévisions du formalisme quantique standard donc entre guillemets il y a qu'à faire l'expérience hein et puis on verra bien qui a raison des deux c'est que le physicien jeun B établit donc une liste d'inégalités au sens Mathé du terme est-ce que je peux vous demander à l'p nous éclairer un peu plus sur ces inégalités de belle c'est très difficile c'est très difficile parce que toutes les corrélations auxquelles on peut penser tous les exemples que je peux vous donner vont toutes obéir aux inégalité de belle il faut vraiment aller se mettre dans des situations extrêmement rares extrêmement particulières pour s'apercevoir mathématiquement que le la forme mathématique de la prévision quantique viole un peu l'inégalité de belle je crois que je peux plutôt vous parler au contraire des corrélations qui elles obéissent automatiquement aux inégalités de belle mais j'insiste sur le fait que c'est l'immense majorité des des corrélations que nous observons vous prenez de jumeaux des jumeaux vrais homozygote il se trouvent qu'ils sont séparés à la naissance l'homme va être élevé en Australie l'autre aux États-Unis et beaucoup plus tard quand ils ont 20 ans ou 30 ans vous regardez la couleur de leurs yeux on peut considérer c'est une mesure est-ce que les yeux sont clairs ou foncés et vous apercevez qu'ils ont tous les deux soit les yeux clairs soit les yeux foncé vous regardez ont-ils telle ou telle maladie de nature génétique et bien si l'un a la maladie l'autre a la maladie si le premier ne l'a pas le deè l' pas ce sont des corrélations très fortes mais on a aucun problème à les expliquer par le fait que ils ont le même jeu de chromosome d'accord et bien les circonstances dans lesquelles vous avez violation des inégalité de belle vous ne pouvez pas trouver de chromosome vous ne pouvez pas trouver une propriété commune qui permet d'expliquer cette corrélation d'où l'idée de nonlocalité une façon de comprendre les choses c'est de dire et bien quand je fais la mesure des yeux du premier je vais trouver soit bleu soit noir jusqu'au moment je ne savais rien je ne le savais pas je il y avait aucune information préalable qui me disait bleu ou noir mais dans ce cas-là si c'était quoi tique on aurait soit bleu soit noir hasard quantique complet mais au moment où je fais la mesure je trouve bleu et instantanément l'autre à l'autre bout de la terre ils sont bleus aussi alors attention c'est ce n'est qu'une façon d'exprimer les choses mais c'est ça que nous dit le formalisme quantique et donc vous voyez bien que j'ai beaucoup de mal à vous expliquer comment ce formalisme arrive à à violer les inégalités de belle par contre je peux vous dire ce qu'il fait il n'autorise pas à décrire la Coré patient par des chromosomes par des propriétés communes alors faudra attendre encore un peu de temps pour que les physiciens comprennent toute l'importance des travaux de John B il faudra attendre 1972 et la première expérience de John closer une expérience pionnière puis les vôtres mais on vous raconte tout après cette pause musicale [Musique] [Musique] fr two he onut and that's all we back got qui like gr with m he doesn't do it for the money not for the he does it for the people he loves toent [Musique] about [Musique] about about [Musique] put V onch so [Musique] h with [Musique] ugly duckling Einstein on stage à 16h34 sur France Culture car nous parlons d'intrication quantique avec Alain Aspect prix Nobel de physique 2022h nous venons de parler dans un premier temps du paradoxe pr des inégalité de belle en 1974 àain aspect vous faites la découverte du texte court de John Bell qui montre que le débat entre Bor et Einstein pourrait être tranché par des expériences cette lecture vous nous avez dit que c'est un coup de foudre et vous vous procurez aussi les travaux les premières expériences les premiers résultats de l'expérience de John closer oui absolument j'ai même la thèse de Stuart Friedman qui a fait sa thèse avec John cluser sur ce sujet donc il y a absolument tous les détails donc je peux m'apercevoir que c'est une expérience magnifique contte tenu de la technologie de l'époque et donc j'en conclus aussi alors il faut savoir qu'à l'époque il y a une deuxième expérience qui a été faite à Harvard celle de clauser est à berclleay il y a une deuxième expérience à Harvard et alors que l'expérience de cluser montre un résultat en très bon accord avec la mécanique quantique et donc qui violle les inégalités de belle celle d'harva trouve le résultat opposé donc on peut se dire il y a qu'à se lancer pour trancher mais j'ai conscience que je vais démarrer à zéro sans aucune connaissance à priori des techniques nécessaires il n'y a pas l'expérience l'expertise pour faire ça dans l'institut où je suis donc je forcément ça va prendre du temps donc je suis persuadé que quelqu'un va trancher entre les deux et donc je me dis est-ce qu'il y a une expérience plus avancé que l'on peut faire et la réponse est encore une fois dans le papier de belle c'est-à-dire que belle dans la conclusion de son papier dit que l'expérience qu'il faudrait vraiment faire pour vraiment s'attaquer je dirais ou je ne sais pas si le mot est exa à pour pour mettre en jeu la conception du monde d'Einstein jusqu'au bout et donc le fait que rien ne peut aller plus vite que la lumière il faudrait être capable de changer l'orientation des appareils de mesure alors que les photons sont partis de la source et sont en train de se déplacer vers l'appareil de mesure donc il faudrait être capable de changer les orientations en quelques nanosecondes et ça évidemment ça paraît extrêmement compliqué mais je vais réfléchir on l'a dit tout à l'heure j'ai fait une thèse au 3è cycle en optique je connais extrêmement bien l'optique et puis il y a la fameuse corde de melde de Monsieur HCH je mets tout ça ensemble et j'ai l'idée que avec une interaction entre une onde acoustique stationnaire et la lumière je vais pouvoir réaliser l'aiguillage qui va me permet permettre d'aiguiller la lumière soit vers un polariseur dans une première orientation soit dans un deuxème polariseur avec une autre orientation et si l'aiguillage est assez rapide c'est équivalent à un seul polariseur qui passe de la première orientation à la la deuxème et qui revient à la première on arrive donc à l'expérience d'orsé entre 1980 et 1982 à ce moment-là vous vous améliorez les dispositifs expérimentaux comment vous vous y prenez ah ben je bon c'est c'est presque une dizaine d'années après l'expérience de cluser et Friedman donc les techniques évoluent très vite par exemple les techniques laser clauser et Friedman n'excitaent pas leurs atomes avec un laser et donc le rendement était extrêmement faible il y avait des tas de de défauts leur source avait le mérite existait mais elle émettait très peu de paires de photons intriqués donc il fallait accumuler les données pendant longtemps ce qui est toujours un problème en physique expérimental et puis il était pas question avec leur expérience de changer les orientations donc moi à partir de 74 je vais développer une source de photo intriqué totalement nouvelle où je vais en utilisant deux lasers arriver à exciter les atomes dans l'état précis où l'atome n'a plus le choix il ne peut que me renvoyer une paire de photons intriqué je vais donc avoir une source quasiment de rêve si on peut dire sauf que ça prenait une pièce entière j'avais trois lasers un gatomique mais ensuite les performances de la source étaient absolument géniales sans commune mesure avec ce qui existait et donct à partir de là j'ai commencé à refaire l'expérience de clauser et Friedman avec un bien meilleur comment on dit rapport signal sur BR dans une précision bien meilleur ensuite on a fait une deuxième expérience j'ai déjà insisté sur le fait qu'il fallait des des des mesures qui vous donnent un résultat + 1 et un résultat -1 mais en réalité dans l'expérience de clauser et Friedman on avait le résultat + 1 mais on avait pas le résultat -1 le résultat -1 était perdu et donc il y a un truc pour se sortir de ça vous faites l'expérience avec le polariseur vous avez les résultats + 1 vous enlevez le polariseur et vous avez la somme des deux donc si vous faites la différence c'est le -1 mais c'est qu'à moitié satisfaisant il y a un tas de problèmes avec ça donc à 1982 j'arrive à avoir des cubes séparateurs de polarisation qui me donnent et + 1 et--1 et là c'est Philippe Grangier me rejoint pour faire sa thèse au 3e cycle et on fait de des mesures d'une précision inouï et la mécanique quantique gagne à coup sûr on on viole les les les auditeurs qui comprennent le le langage des barres d'erreur on viole les inégalités de belle par plus de 40 barres d'erreurs donc il y a pas photo comme on dit la théorie la théorie quantique est sauvée et puis enfin on va faire l'expérience avec les polariseurs mobiles alors cette fameuse expérience de de 1982 vous l'avez donc réalisé en collaboration avec Jean dalibar Philippe Grangier et Gérard Roger et c'est d'ailleurs le sujet de notre reportage du jour avec vous Noémie naget de saint-julfran bonjour bonjour Natacha alors vous avez rencontré bah l'un de ses expérimentateurs le célèbre physicien Jean dagibar ah là là oui je l'ai rencontré avec Natacha de moule de l'équipe et il m'a expliqué entre autres que pour comprendre le paradoxe pr de l'époque il fallait donc donc revenir comme on le disait tout à l'heure à un ingrédient essentiel de la physique quantique qui est le principe de superposition ce principe dit qu'un objet quel qu'il soit peut-être dans une superposition de deux états radicalement différents l'un de l'autre et Einstein Podolski et Rosen ont fait passer ce principe dans un domaine plus abstrait c'est-à-dire qu'au lieu de se concentrer sur une seule particule ils ont regardé des systèmes de deux particules et ils se sont retrouvés dans une situation très paradoxal qui est que l'état des deux sous-systèmes prenons de photons par exemple se décrit par un éco tique autrement dit les deux photons sont dans un état corrélé et en même temps ils sont toujours corrélés mais dans un autre état et dans les années 60 belle a montré que cette description du monde à la Einstein était bien en conflit avec certaines prédictions quantiques et la balle s'est alors retrouvée dans le camp des expérimentateurs et c'est là donc que les travaux d'Alain Aspet sont entrés dans l'histoire puisqu'il a résolu cette expérience de pensée [Musique] pour le tester avec des photons il a fallu réaliser ce et quantique il a fallu avoir une paire de photons qui était intriqué au sens où je ne savais pas dans quel état était le photon que vous preniez les photon que j'envoyais mais je savais qu'il y avait une corrélation c'est cluser qui a fait la première expérience l'idée a été d'utiliser ce qu'on appelle une cascade atomique c'estàdire on met un atome en l'occurrence du calcium dans un état très excité et cet atome va retomber vers son état fondamental en émettant deux photons et ensuite il faut faire des différentes mesures en l'occurrence il faut mesurer la polarisation du photon c'est-à-dire comment est-ce que le champ electromagnétique du photon qui est ce grain de lumière est orienté donc on produit une paire de photons dans cette cascade atomique que j'ai décrite un photon part disons vers la gauche l'autre photon part vers la droite et puis ces photons vont traverser chacun un polariseur et ensuite on va détecter si le photon ou non est transmis par le polariseur et ensuite et bien on va tourner les polariseurs pour faire différentes mesur avec différentes orientations des polariseurs et c'est en mettant ensemble tous les résultats avec les différentes orientations des que l'on voit si l'inégalité de Belle est violée auquel cas le monde d'Einstein ne peut pas exister ou alors si elle est satisfaite et on se dit bah peut-être que l'espoir d'Einstein on va réussir à le remplir et en l'occurrence bah c'est l'é belle a été violée donc le monde d'Einstein ne pourra pas décrire notre univers lorsque l'atome qui est excité va émettre les photons intriqués comment sait-on que les deux photons n'ont pas déjà le résultat de leur polarisation qui est en fait déjà présent avant même que l'un soit intercepté par le polarisateur alors la réponse et bien c'est toujours ce et quantique par opposition au ou classique c'est-à-dire que le système des deux photons et dans la superposition photon 1 polarisation a photon 2 polarisation B et photon 1 polarisation B photon 2 polarisation a et tout est là c'est ce e quantique qui s'agit de préserver pour violer les unités de belle la nonlocalité est tous Toute dans ce e et comment est-ce qu'on sait que les photons ne communiquent pas entre eux donc ça c'est une très bonne question et c'est là je dirais l'apport au moins d'une des expériences qu'a fait Alain en 1982 c'est-à-dire que si les polariseurs sont dans un état qui est prédéfini au moment où les photons sont émis on peut toujours se dire oui mais tout est décidé au départ les polariseurs sont dans un état donné donc peut-être que les photons en communiquant entre eux par une manière qu'on ne comprend pas vont se dire bah voilà moi j'ai été analysé avec telle direction ben voilà débrouille-toi pour faire la même chose que moi en revanche dans l'expérience d'Alain bien l'état du polariseur n'était décidé que bien après l'émission du photon donc ça éliminait complètement cette possibilité de communication à distance entre les photons c'était quand même un grand moment quand Alain a obtenu son résultat enfin je me souviens du titre du monde Dieu joue probablement au D donc je dirais dans les premières années ça a vraiment été un progrès conceptuel c'est-à-dire que enfin on avait tranché dans ce débat qui était resté un débat d'idée depuis les début de la mécanique quantique l'idée qu'on pouvait en faire quelque chose qui était plus du côté application est arrivé progressivement c'est venu dans je dirais dans les années 90 avec l'idée que par exemple ces paires de photons intriqués donc qui qui violaient les ités de belle et bien on pouvait les utiliser pour faire ce qu'on appelle de la cryptographie quantique c'est un moyen de transmettre un message entre un partenaire qu'on va appeler Alice et un destinataire qu'on va appeler Bob en étant certain qu'on n' pas été écouté si on a été écouté ben évidemment on arrête de transmettre le message donc ça ça repose directement sur l'intrication quantique et c'est apparu dans les années 90 95 tout comme la possibilité de faire des ordinateurs quantique hypothétique jusqu'à ce jour qui permettrait de faire des calculs beaucoup plus rapides que les ordinateurs classiques pourquoi cela un processeur en informatique ça fonctionne de la manière suivante on a un registre d'entrée dans lequel on met les différents bits d'information à 0 ou à 1 ensuite il y a le processeur qui manipule tous ces bits d'information et puis il sort un résultat le principe d'un ordinateur quantique pour le dire vite c'est que au lieu de mettre les différents bits dans l'état 01 chacun des bits d'information est mis à la fois dans l'état 0 et 1 donc en quelque sorte le processeur quantique va faire tous les calculs en parallèle puisque tous les éléments à l'entrée sont dans la superposition de deux États qui peuvent être 0 et 1 alors évidemment en sorti on ne va lire qu'un seul des résultats et là c'est tout le la savoir-faire des gens qui écrivent des algorithme d'adapter leurs algorithmes au monde quantique pour que bien qu'on ne lise qu'un résultat le fait que à l'entrée a toutes les entrées possibles permettent d'accélérer les calculs sur le plan conceptuel je dirais que il n'y a plus de débat maintenant c'està-dire que on sait que le monde dont rit Einstein qui faisait une belle part à la réalité de deux objets loin l'un de l'autre et bien cet espoir d'Einstein il est déçu maintenant est-ce qu'on a fini d'explorer les conséquences de ce principe de superposition appliqué à un grand nombre de particules là je dirais non et le grand défi maintenant c'est d'essayer de pousser cette intrication quantique le plus loin possible euh l'ordinateur quantique en est un exemple on rêve d'avoir plein de d'information dans un ordinateur dans un état massivement intriqué mais le problème c'est qu'on sait pas comment le maintenir cequantique ce quantique avec beaucoup de particules il est très fragile il suffit de petites perturbations pour le transformer en banal ou classique et là à ce moment-là tout est perdu donc je dirais les défis maintenant c'est de maintenir ce quantique le plus longtemps possible avec le plus de particules possible alors les moyens pour faire ça bah ça dépend beaucoup des plateformes qu'on étudie euh il y a des gens qui utilisent des atomes froids donc on refroidit beaucoup la matière pour éliminer tout ce qui peut être agitation thermique il y a des gens qui développent des code correcteur d'erreur pour se dire certes il y aura des erreurs mais peut-être que je vais pouvoir corriger ces erreurs sans trop perturber le système donc en lui maintenant son caractère quantique il y a des gens qui étudient les plateformes de matière condensée là aussi très froide il y a beaucoup de plateformes étudi en ce moment en espérant qu'il y en a une qui débouchera s'il y a une question que je peux poser à Alain dans le contexte de cette intrication quantique c'est est-ce qu'il pense pense que nous verrons un jour un ordinateur quantique universel c'est-à-dire que est-ce que dans les 20 ou 30 ans qui viennent est-ce qu'il pense que cet ordinateur sera réalisé ah une réponse à l'inspect cette question posée par Jean dalib malheureusement je pense que 30 ans c'est une perspective un peu trop longue pour moi vu mon âge et donc je ne pense pas moi ma perspective c'est plutôt 10 ans ou 15 ans je ne pense pas qu'on verra un ordinateur quantique universel à cette échéance mais il y a deux remarques que l'on peut faire d'abord on n'est jamais à l'abri d'une découverte qui nous il faut savoir que cet espace 10 espace de Hilbert dans lequel on a les cubites intriqués les quantique intriqué est absolument gigantesque et on ne peut pas euh se s'interdire l'idée que peut-être il y a un sous-espace là-dedans dans lequel la décohérence ce dont parle Jean dalibar serait beaucoup moins nocive si on trouvait cela alors on pourrait remettre en selle à court terme l'ordinateur quantique universel mais il y a une deuxième chose que l'on peut dire c'est que aujourd'hui et bien les gens qui est intrique les de nombreux cubites par exemple Antoine broues à l'Institut d'Optique Arve à en avoir jusqu'à 200 qui sont intrigés certes ils ne sont pas parfaits mais ils sont quand même très bons et ces systèmes qui ont dit c'est de sortes d'ordinateur quantique un peu dégradé mais on commence à être au moment où ces systèmes bien qu'ils soi dégradés sont plus puissants que les plus puissants des ordinateurs classiques donc pour répondre à gens je crois qu'on va avoir des résultats intéressants avec les ordinateurs quantiques dont nous disposerons dans les quelques années qui viennent l'ordinateur quantique universel ce sera une immense surprise il faut rappeler quand même que l'ingrédient majeur de cette seconde révolution quantique he c'est l'intrication et on peut dire à l'inspect que vos travaux contribuent à ouvrir cette voix oui il y a aucun doute par exemple Jean a mentionné la cryptographie quantique et bien Arthur ert a inventé une méthode de cryptographie quantique me dit-il en regardant le compte-rendu de mon expérience je trouve que c'est son idée est absolument fascinante l'idée est de donner à deux partenaires alice et Bob qui sont loin l'un de l'autre de suites absolument identiques et aléatoire de 0 et de 1 et le point et donc il y a un espion qui est d'en prendre connaissance et le point c'est que si on croit vraiment à la physique quantique il faut y croire puisqu'on viole les inégalités de belle jusqu'au dernier moment on ne sait pas si ça sera 0 ou 1 donc pour le l'espion qui est dans l'espace intermédiaire il y a rien à espionner on est toujours dans une superposition de 0 et 1 et c'est au dernier moment que si Alice à Z0 Bob aura é0 je trouve cette idée fascinante et Arthur Ecker dit que c'est en en prenant connaissance mon expérience qu'il l'a eu France Culture la scienceqfd Natacha trio 16h50 sur France Culture nous nous entretenons avec Alain Aspect prix Nobel de physique 2022 nous venons de parler de l'importance de vos travaux de leurs applications lors de votre nomination à on a beaucoup vu dans le traitement médiatique qui en a été fait l'intrication quantique oh là là on y comprend rien comment ça ça vous fait réagir et bien je n'aime pas que l'on dise je on n'y comprend rien on n'y comprend rien si on ne veut pas se donner la peine d'essayer de comprendre je veux dire par là que même les gens qui n'ont pas une forte éducation scientifique mathématique en science physique également ces gens-là peuvent parfaitement comprendre et aujourd'hui on a la chance d'avoir d'excellentes vidéos par exemple il y a une vidéo de David lopre sur la célèbre série science étonnante et bien surr les inégalités de belle c'est absolument formidable je suis admiratif de ce qu'il arrive à faire et je crois que toute honnête homme ou honnête femme je veux dire quelqu'un qui est capable de raisonner même s'il a pas une formation de physicien s'il suit attentivement la vidéo de David loapre il peut comprendre de quoi il s'agit donc je n'aime pas qu'on dis on y comprend rien on y comprend rien parce qu'on fait pas d'effort mais si on fait pas d'effort on comprend rien aux échecs non plus pour comprendre quelque chose aux échecs il faut s'appliquer il faut se concentrer la vidéo de science étonantes qui sont en effet des petits bijoux de vulgarisation scientifique on vient de vous poser le vous poster le lien sur le sur le fil Twitter àscienceqfd à l'inpect c'est ma toute dernière question malheureusement on arrive à la fin de cette émission est-ce que vous auriez des conseils pour les jeunes physiciens ou même pour les jeunes chercheurs tout cours de suivre leur goût c'est-à-dire que moi j'avais envie de travailler sur ce sujet et j'ai persisté à travailler sur ce sujet même quand on me disait qu'il n'avait pas d'intérêt euh je crois que si on a envie de faire quelque chose il faut y aller alors il faut pas s'obstiner 30 ans si au bout de quelques années on s'aperçoit que ça ne débouche sur rien c'est peut-être une bonne idée de changer de sujet mais il faut aller sur le sujet dont on a envie a priori