Résumé - Violation de l'inégalité de Bell avec des photons non entrelacés

Violation de l'inégalité de Bell avec des photons non entrelacés

2025-07-10 13:34:14

{"Kai Wang","Zhaohua Hou","Kaiyi Qian","Leizhen Chen","Mario Krenn","Markus Aspelmeyer","Anton Zeilinger","Shining Zhu","Xiao-Song Ma"}

{quant-ph,physics.optics}

L'étude réalisée par Kai Wang et ses collègues au Laboratoire national des microstructures solides et d'autres institutions a réalisé une avancée significative en physique quantique en violant l'inégalité de Bell sans utiliser de photons entanglés. Cette recherche démontre que les corrélations quantiques et l'indiscernabilité quantique sont étroitement liées, offrant des aperçus sur les caractéristiques fondamentales de la physique quantique. L'inégalité de Bell est un pilier de la théorie quantique, qui contredit les prédictions de la réalisme local. L'entanglement quantique, un phénomène où les particules sont corrélées de telle manière que l'état d'une particule influence instantanément l'état d'une autre, indépendamment de la distance qui les sépare, a été utilisé pour violer l'inégalité de Bell et confirmer la nature counterintuitive de la mécanique quantique. Cependant, la nouvelle étude révèle que l'indiscernabilité quantique, l'incapacité de distinguer des particules identiques, peut également entraîner la violation de l'inégalité de Bell. Cela est réalisé par l'observation de l'interférence frustrée de multiples photons, un phénomène où les trajectoires des photons deviennent indiscernables, résultant en des motifs d'interférence. L'expérience impliquait la génération de quatre photons à partir de deux paires de sources à deux photons, avec les modes spatiaux des photons de signal des sources I&III alignés avec les chemins a1 et b2, et les modes spatiaux des photons de marque des sources I&II échangés et alignés avec ceux des sources III&IV, qui occupent les chemins a2 et b1. En manipulant les phases des photons de signal du côté d'Alice et de Bob, les chercheurs ont pu observer une violation de l'inégalité de Bell de plus de quatre déviations standard. La clé de cet expériment est l'utilisation de l'interférence frustrée de multiples photons, qui a récemment été proposée et démontrée. Les chercheurs montrent que l'effet observé ne peut pas être expliqué par l'entanglement, ni au niveau des résultats ni à aucun endroit à l'intérieur du dispositif expérimental. Ce travail a des conséquences intrigantes pour les fondements de la science de l'information quantique et ouvre une perspective différente sur la question concernant l'origine fondamentale du conflit entre la mécanique quantique et le réalisme local. Les résultats suggèrent que les corrélations quantiques et l'indiscernabilité quantique sont des facteurs clés pour comprendre les caractéristiques counterintuitive de la physique quantique.