Jouer pour la science
La mécanique quantique peut être aussi divertissante que cela : Quiconque dispose de quelques minutes le 30 novembre pour jouer à un jeu vidéo contribue activement à clarifier une question fondamentale de la physique, sur laquelle Albert Einstein et Nils Bohr se sont déjà disputés. Le professeur de l'ETH Andreas Wallraff explique en quoi consiste le test Big Bell.
Actualités ETH : Monsieur Wallraff, vous participez avec votre laboratoire au test Big Bell ? En quoi consiste ce test ?
Andreas Wallraff : Le Big Bell Test est une expérience à grande échelle à laquelle participent onze institutions scientifiques du monde entier et au moins 30'000 coéquipiers dans le monde entier. Il doit apporter une nouvelle confirmation de la mécanique quantique.
La mécanique quantique fait-elle encore l'objet de doutes fondamentaux ?
La mécanique quantique postule certains phénomènes qui semblent très étranges et qui vont totalement à l'encontre de notre expérience quotidienne. Elle postule par exemple que les propriétés des objets changent dès que nous les observons. Albert Einstein n'était pas du tout à l'aise avec cette idée, tandis que Niels Bohr acceptait ce comportement étrange. ? propos de la mécanique quantique, les débats étaient alors très vifs.
En 1964, le physicien John Bell a proposé une expérience permettant de répondre de manière concluante à la question de savoir si, dans le monde microscopique des atomes et des photons, c'est la mécanique quantique ou la physique classique qui est valable. Ce test dit de Bell a déjà été réalisé plusieurs fois, le résultat a toujours été en faveur de la mécanique quantique.
Tout est donc clarifié ?
Justement pas. Comme toute expérience, ces tests de Bell reposaient sur certaines hypothèses. Il y avait donc - malgré des résultats positifs - encore de petites lacunes. Cela signifie qu'il se pourrait donc encore que la mécanique quantique soit incomplète, voire fausse.
Et le test Big Bell est censé combler ces lacunes ?
Ces dernières années, plusieurs lacunes ont déjà été comblées. Il s'agit maintenant de pouvoir exclure un autre point critique. L'idée de base du test de Bell est la suivante : Si l'on enchevêtre deux objets de la mécanique quantique - par exemple des photons -, la mécanique quantique permet de déduire, à partir de l'observation d'une particule, dans quel état se trouve l'autre particule à ce moment-là. Dans le test de Bell, les deux particules intriquées sont mesurées simultanément et, si la mécanique quantique est correcte, les valeurs mesurées des deux particules sont plus proches l'une de l'autre que ce qui serait possible selon la physique classique.
Un aspect important de ce test est désormais que les mesures doivent être effectuées de manière aléatoire. Jusqu'à présent, le caractère aléatoire était déterminé par un appareil qui repose également sur les principes de la mécanique quantique. Il en résulte une incertitude de principe : il se pourrait théoriquement que cet appareil fonctionne mal et que les résultats ne confirment donc qu'en apparence la mécanique quantique. C'est pourquoi les humains doivent désormais déterminer quand les mesures doivent être effectuées.
Les humains peuvent-ils garantir le hasard ?
L'hypothèse de base du test Big Bell est que les êtres humains ont un libre arbitre et produisent donc indépendamment des nombres qui sont globalement aléatoires.
Comment se déroule exactement l'expérience ?
Le 30 novembre, les sujets d'expérience jouent sur leur ordinateur ou leur téléphone portable à un petit jeu vidéo qui prend quelques minutes. Ce faisant, les joueurs génèrent une séquence de 0 et de 1. Les données sont ensuite envoyées à Barcelone au page externeInstitut des sciences photoniques et de là, distribué aux onze laboratoires participants, où les chercheurs réalisent les expériences correspondantes. Nous aussi, à l'ETH Zurich, nous ferons des mesures dans notre laboratoire lors de cette journée. Pour ce faire, nous utilisons des circuits électroniques supraconducteurs comme objets de mécanique quantique.
Qu'attendez-vous de cette expérience ?
Je serais très surpris que le résultat soit en défaveur de la mécanique quantique. Je m'attends donc à ce que cette théorie soit à nouveau confirmée. En outre, j'espère que cette expérience renforcera l'intérêt pour la mécanique quantique et que nous pourrons éveiller la curiosité du plus grand nombre de personnes possible à s'intéresser à cette partie de la physique. C'est vraiment un monde fascinant !
Test Big Bell - comment participer
Le test Big Bell aura lieu le 30 novembre 2016. Ce jour-là, au moins 30 000 personnes devront générer, via un jeu vidéo, une séquence de chiffres aussi aléatoire que possible, qui sera ensuite utilisée pour l'expérience. Le site web du test contient d'ailleurs de nombreuses informations intéressantes sur le monde de la physique quantique.