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Une émission de Philippe Meyer, originellement diffusée le 25 juin 2023.

Avec cette semaine :

• Alain Aspect, physicien, spécialiste de l’optique quantique et récipiendaire du prix Nobel de physique.
• Sven Ortoli, journaliste scientifique.
• Nicole Gnesotto, vice-présidente de l’Institut Jacques Delors.
• Marc-Olivier Padis, directeur des études de la fondation Terra Nova.

LA PHYSIQUE QUANTIQUE

Alain Aspect, vous êtes physicien, spécialiste de l’optique quantique et membre de l’Académie des Sciences. Vous avez reçu la médaille d’or du CNRS en 2005, la médaille Albert-Einstein en 2012, ainsi que la médaille Niels-Bohr et le prix Balzan en 2013. Le Prix Nobel de physique vous est décerné en 2022, aux côtés de John F. Clauser et d’Anton Zeilinger, pour vos expériences pionnières sur l’intrication quantique, qui ont ouvert la voie aux technologies associées.

La physique quantique a considérablement bouleversé notre représentation du monde et nos technologies depuis le XXe siècle, au point d’être comparée à la « révolution industrielle » du siècle précédent. Dans votre ouvrage de vulgarisation, publié aux éditions du CNRS en 2019, vous distinguez deux révolutions au sein de la physique quantique. La première remonte au commencement du XXe siècle : elle s’articule autour du principe de dualité onde – particule, formulé par Einstein et de Broglie dans la lignée des travaux de Planck. Selon ce principe, les objets physiques peuvent parfois présenter des propriétés d'ondes et parfois des propriétés de particules, comme vous l’avez-vous-même illustré sur des photons dans une expérience au retentissement considérable, réalisée dans les années 1980  et publiée en 1982 avec un de vos étudiants de thèse, Philippe Grangier qui, depuis, a mis au point une technologie de cryptographie quantique.

Ce concept révolutionnaire a nourri l’essentiel de la recherche en physique quantique jusque dans les années soixante. Il a permis d’expliquer des propriétés physiques, fondamentales mais jusque-là incompréhensibles, comme la stabilité de la matière ou les propriétés électriques et thermiques des corps. Il a également rendu possible nombre de nouvelles technologies, aujourd’hui monnaie courante, comme le transistor ou les lasers.

Alain Aspect, vos travaux ont principalement contribué à la seconde révolution quantique. Celle-ci naît du concept d’intrication, selon lequel deux particules, dans certaines conditions forment un système lié et présentent des caractéristiques corrélées, dépendantes l’une de l’autre, quelle que soit la distance qui les sépare. Ce concept est introduit dès 1935 dans la littérature scientifique par Einstein, Podolsky et Rosen, mais présente des complications si considérables qu’il faudra attendre de nombreuses années avant d’en pouvoir attester l’existence.

Vous jouez dans cette histoire un rôle de premier plan. En 1964, Bell pose les fondements d’une approche expérimentale du problème, fondée sur la mesure du degré de corrélation entre les deux particules sensément intriquées. En 1969, Clauser et ses coauteurs traduisent cette découverte en un cadre expérimental concret, fondé sur l’étude des photons et de leur polarisation. En 1982, c’est vous qui démontrez expérimentalement, pour la première fois et de manière quasiment irréfutable, la validité empirique du principe d’intrication.

Cette propriété est au cœur de la deuxième révolution quantique et de ses promesses technologiques. L’ordinateur quantique, par exemple, serait capable de traiter un volume exceptionnel de données pour réaliser en quelques minutes des opérations aujourd’hui insolubles par les ordinateurs classiques. Ces technologies aiguisent les appétits des acteurs privés, comme Google ou IBM, et des décideurs publics comme la France et son plan quantique de 1.8 milliards d’euros.

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