Une expérience quantique révèle que la lumière existe dans des dizaines de dimensions

L’Univers regorge de mystères que la physique quantique cherche à décrypter. L’une des expériences récentes les plus fascinantes a été réalisée par des chercheurs de l’université des sciences et technologies de Chine. En manipulant des impulsions lumineuses à l’aide d’un processeur photonique à fibre optique, ils ont révélé que la lumière peut exister dans 37 dimensions distinctes.

Le réalisme local face à la physique quantique

Dans notre réalité quotidienne, nous percevons le monde selon un principe de « réalisme local » : chaque événement a une cause identifiable et suit une séquence logique. Par exemple, si une carte d’anniversaire se trouve dans votre boîte aux lettres, c’est qu’elle a été envoyée par quelqu’un et acheminée par le service postal.

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Cependant, la physique quantique remet en question ce principe fondamental. Avant que nous ne regardions dans la boîte, il se pourrait que l’Univers n’ait pas encore « décidé » si la carte y est présente ou non. Cet effet, connu sous le nom d’enchevêtrement quantique, implique que les objets quantiques n’acquièrent des propriétés déterminées qu’au moment de l’observation.

Le paradoxe GHZ va encore plus loin en prédisant des résultats expérimentaux qui défient le réalisme local. Selon ce paradoxe, des événements pourraient se produire sans qu’il y ait de lien causal clair, comme si la carte de votre tante apparaissait dans votre boîte aux lettres sans passer par le facteur.

Une expérience défiant les limites de la physique

Dans une étude publiée dans Science Advances, les chercheurs ont voulu tester jusqu’où cette absurdité pouvait aller. En remplaçant la carte et le service postal par des photons, des fibres optiques et des instruments de mesure ultra-précis, ils ont étudié les corrélations entre trois contextes quantiques. Les résultats montrent que même dans ce cadre limité, le réalisme local s’effondre complètement.

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Pour expliquer ces contradictions, les chercheurs ont dû intégrer des dimensions supplémentaires à leur modèle. Au-delà des trois dimensions spatiales et du temps, ils ont introduit 33 dimensions supplémentaires, portant le total à 37. Chaque dimension représente un état spatial unique, permettant de résoudre les relations complexes entre les trois contextes étudiés.

Vers une nouvelle compréhension de la réalité

D’un point de vue philosophique, elle interroge la manière dont nous percevons le monde. Pourquoi notre expérience de la réalité est-elle limitée à un cadre tridimensionnel alors que l’Univers semble fonctionner dans des dimensions bien plus nombreuses ? Ces dimensions supplémentaires ont-elles une signification physique tangible, ou ne sont-elles qu’une manifestation mathématique de la théorie quantique ?

Sur le plan technologique, cette expérience ouvre la voie à de nouvelles avancées en informatique quantique. En explorant ces propriétés non locales, les scientifiques pourraient concevoir des circuits quantiques encore plus performants et résilients.

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En fin de compte, cette expérience ne fait que renforcer le fait que l’Univers quantique est bien plus étrange que tout ce que notre intuition nous permet d’imaginer. Par ailleurs, pour la première fois, des physiciens transforment un ordinateur quantique en un cristal de temps.