Si l’une des deux particules intriquées tombe dans un trou noir, qu’arrive-t-il à l’autre ? | Les scientifiques réagissent | Science

Répondre à la question posée dans le titre est assez difficile, car le problème que nous avons est que nous n’avons pas actuellement de théorie acceptée qui réconcilie la mécanique quantique avec la théorie de la gravitation. D’une part, nous savons comment se comportent les objets classiques lorsqu’ils sont soumis à de grandes masses, comme c’est le cas du trou noir. Par exemple, notre galaxie, la Voie lactée, orbite autour de quelque chose que nous supposons être un trou noir ; et même si nous ne le voyons pas, nous savons ce qui arrive aux objets proches.

D’un autre côté, nous savons ce qui arrive à un atome lorsque nous l’observons de près avec nos yeux de mécanique quantique. De plus, au sein du monde quantique, des particules peuvent être intriquées, au grand désarroi d’Albert Einstein, qui ne croyait pas à cette propriété unique. L’intrication est tellement étrangère à nos esprits classiques que si j’ai deux particules intriquées et que dans l’une d’elles je mesure une caractéristique (par exemple, son moment cinétique), automatiquement, même si l’autre est à l’autre bout de l’univers, je sais où il va (c’est-à-dire quel moment cinétique il aura) parce que c’est un enchevêtrement. L’intrication signifie que, si nous avons une particule avec une caractéristique et qu’elle est intriquée avec une autre, cette autre acquiert automatiquement une certaine valeur de cette propriété dictée par la première. On pourrait dire que les deux particules se parlent, même si elles ne se trouvaient pas localement au même endroit.

Pour savoir cela, nous devons faire des expériences dans lesquelles nous mesurons une caractéristique de la première des deux particules, puis nous devons mesurer cette même caractéristique dans la particule numéro deux et confirmer que son état est celui auquel nous nous attendions car elles sont intriquées. Pour réaliser cette expérience, il doit y avoir un canal dans lequel on vérifie que les deux particules sont intriquées. Et cette chaîne est classique.

Je vais vous donner un exemple : imaginez que vous ayez la particule Alice et la particule Bob. Alice va à Madrid et Bob à Barcelone. Et imaginez que ce que nous mesurons, c’est la couleur : si Alice mesure le bleu, Bob mesure le vert et si Alice mesure le vert, Bob mesure automatiquement le bleu car ils sont entrelacés. Mais nous savons seulement que lorsqu’après avoir mesuré Alice, nous demandons également à Bob et vérifions que chaque fois qu’Alice mesure le vert, Bob mesure le bleu. Pour ce contrôle, nous avions besoin d’un canal de communication classique. Typiquement, ce canal classique est supposé être celui dans lequel l’espace-temps suit une métrique euclidienne, ou en termes simples, celle à laquelle nous sommes habitués. Mais dans un trou noir, l’espace-temps est déformé en raison de sa grande masse et il faut recourir à la relativité générale formulée par Albert Einstein.

Et maintenant, passons à la réponse à la question. Ce qui se passe dans un trou noir avec les informations qui le traversent est inconnu, on pense même que les informations sont en grande partie détruites (même si elles s’échappent partiellement et sont connues sous le nom de rayonnement Hawking). Cela signifierait donc que nous ne pourrions pas connaître les deux couleurs d’Alice et Bob. Ainsi, ce qui arrive à une particule intriquée avec une autre qui tombe dans un trou noir ne serait rien. Je pense que nous ne pourrions pas savoir s’ils sont entrelacés ou non dans ce trou noir, car nous avons besoin d’un canal par lequel voyage l’information et dans un trou noir l’information ne circule pas, donc nous ne pourrions pas communiquer avec eux.

Rosa López Gonzalo Elle est professeur et chercheuse à Institut de physique interdisciplinaire et des systèmes complexes (IFISC) de l’Université des Îles Baléares, son domaine de recherche est le transport quantique.

Question envoyée par email par Hector Díaz Prato.

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