Orsay, 1982. À l’Institut d’optique, Alain Aspect, Jean Dalibard et Gérard Roger envoient des paires de photons dans deux directions opposées. Douze mètres séparent les deux appareils de mesure. Pendant que la lumière vole, des commutateurs changent l’orientation de ces appareils environ toutes les dix nanosecondes, trop vite pour qu’une information partie d’un côté puisse atteindre l’autre à temps. L’enjeu tient en une question posée par Einstein près d’un demi-siècle plus tôt : deux particules séparées emportent-elles chacune leurs réponses, ou forment-elles un tout que l’on ne peut pas découper ?
LE DÉCLIC EN IMAGE
Le lien apparaît quand on compare
Une paire préparée ensemble est mesurée séparément. Les liens entre résultats se révèlent après une communication ordinaire.
Deux systèmes sont préparés dans un état intriqué.
Chaque appareil enregistre un résultat local, sans recevoir un message instantané de l’autre.
Les résultats sont ensuite réunis pour étudier leurs corrélations.
LES BASESLes bases, si vous découvrez le sujet
- Photon
- Une particule de lumière. Les expériences de Bell utilisent souvent des paires de photons émises ensemble.
- Corrélation
- Un lien entre des résultats que l’on repère en les comparant, par exemple la fréquence à laquelle ils concordent.
- Intrication
- Une propriété de certains ensembles quantiques dont la description ne se réduit pas à des parties indépendantes.
Au fil de cette lecture
Une querelle commencée en 1935
En mai 1935, Albert Einstein, Boris Podolsky et Nathan Rosen publient un article au titre provocant : la description quantique de la réalité peut-elle être considérée comme complète ? Ils examinent deux particules qui ont interagi puis se sont éloignées. La théorie leur attribue une description commune, qui relie les résultats de mesures faites séparément. Pour Einstein, cela suggère qu’il manque quelque chose : chaque particule devrait porter ses propres « instructions », simplement inconnues de nous. Einstein parlait à ce propos d’« action fantôme à distance ».
Son intuition ressemble à une expérience banale. Glissez une carte rouge et une carte noire dans deux enveloppes, puis envoyez-les à Lille et à Marseille. Ouvrir l’une renseigne aussitôt sur l’autre, sans que rien n’ait voyagé : tout était décidé au départ. Pendant près de trente ans, personne ne voit comment distinguer ce scénario de la description quantique. La question passe pour une affaire de philosophes.
Le pari de John Bell
En 1964, le physicien nord-irlandais John Bell, qui travaille au CERN, transforme ce débat en mesure. Son idée : faire varier les questions posées. Chaque appareil peut être réglé de plusieurs façons, choisies au dernier moment et indépendamment de l’autre côté. Si chaque particule emporte une liste de réponses toute prête, alors les accords entre les deux côtés, comptés sur tous les couples de réglages, ne peuvent pas dépasser un certain plafond. La physique quantique, elle, prévoit qu’on le franchit.
Imaginez deux élèves interrogés séparément, chacun sur une question tirée au hasard. S’ils se sont entendus à l’avance sur toutes les réponses possibles, leurs taux d’accord obéissent à des contraintes arithmétiques, quelle que soit la stratégie choisie. Des paires de particules intriquées obtiennent des taux que nulle entente préalable ne permet d’atteindre. C’est cette différence chiffrée, et non une impression de connexion, que les expériences vont chercher.
D’Orsay à Delft, refermer les échappatoires
En 1972, à Berkeley, John Clauser et Stuart Freedman, alors doctorant, obtiennent la première violation nette d’une inégalité de Bell. Mais leurs réglages restent fixes pendant la mesure : on peut encore imaginer que les appareils se « coordonnent ». L’expérience d’Orsay ferme cette porte en changeant les réglages pendant le vol des photons, qui ne disposent que d’une vingtaine de nanosecondes pour franchir les six mètres jusqu’à chaque polariseur. Le résultat dépasse le plafond de Bell de cinq fois l’incertitude de mesure et rejoint la prédiction quantique. Le dispositif garde une faiblesse, reconnue depuis : les réglages changent selon un rythme régulier, pas encore tiré au hasard.
En 1998, à Innsbruck, l’équipe d’Anton Zeilinger éloigne ses deux postes de 400 mètres et tire enfin les réglages au hasard. Reste une autre faille : les détecteurs perdent une partie des photons, et ceux qui manquent pourraient fausser le décompte. En 2015, à l’université de technologie de Delft, l’équipe de Ronald Hanson intrique des électrons piégés dans deux petits cristaux de diamant situés à 1,3 kilomètre l’un de l’autre. Avec 245 essais, elle referme pour la première fois en même temps la faille de distance et celle de détection. Au total, quatre groupes y parviennent entre 2015 et 2017. En 2022, Aspect, Clauser et Zeilinger reçoivent le prix Nobel de physique.
Ce que l’on voit de chaque côté
Placez-vous à l’un des deux postes. Vous notez une suite de résultats qui ressemble à un tirage à pile ou face, sans motif apparent. Votre collègue, à l’autre bout, obtient le même genre de suite. Le lien n’apparaît qu’au moment où vous réunissez les deux listes, avec les réglages utilisés pour chaque mesure, et que vous comptez les accords.
C’est ce que désigne l’intrication : un état commun aux deux particules, qui ne se décompose pas en deux descriptions séparées. L’information se trouve dans la relation entre les résultats, pas dans chacun d’eux. Cette relation est fragile. Une interaction parasite avec l’environnement, un photon absorbé dans une fibre, et elle se dissout. Toute la difficulté technique des expériences consiste à la préserver sur la distance.
Un lien qui ne transporte aucun message
Pour envoyer un message, il faudrait choisir ce qui s’affiche à l’autre bout. Or personne ne peut imposer son propre résultat quantique, et la liste reçue de l’autre côté reste un hasard illisible tant qu’on ne la compare pas. Cette comparaison passe par un canal ordinaire, téléphone, fibre ou radio, limité par la vitesse de la lumière. L’intrication relie des résultats ; elle ne transporte aucune phrase.
Elle sert pourtant déjà. En 2017, l’équipe chinoise de Jian-Wei Pan distribue des paires de photons intriqués depuis le satellite Micius vers deux stations au sol séparées de 1 203 kilomètres, et y mesure encore une violation des inégalités de Bell. Ces corrélations servent aussi à fabriquer des clés de chiffrement dont la sécurité repose sur les tests de Bell eux-mêmes. Plus de quatre-vingt-dix ans après l’article d’Einstein, sa question a reçu une réponse expérimentale : les réponses ne sont pas écrites d’avance. La manière de se représenter ce qui relie les deux particules, elle, reste discutée.
Ce qu’on garde en tête.
- Bell a transformé une question philosophique en mesure : des réponses préparées d’avance imposent un plafond aux corrélations.
- Des expériences d’Orsay en 1982 à Delft en 2015, ce plafond est franchi, comme le prévoit la physique quantique.
- Chaque résultat local reste aléatoire : le lien n’apparaît qu’en comparant les listes, et aucun message ne voyage plus vite que la lumière.
Ce que l’on sait. Ce qui reste ouvert.
Les expériences confirment des corrélations que les modèles locaux à réponses préparées d’avance ne reproduisent pas, dans les conditions des tests. Elles ne permettent pas de choisir un résultat local pour transmettre un message plus vite que la lumière, et elles ne tranchent pas entre les différentes manières d’interpréter la physique quantique.
UN PETIT DÉCLIC POUR LA ROUTE
Deux particules intriquées sont mesurées très loin l’une de l’autre. Qu’ont montré les tests de Bell ?
Remonter à la source.
- Prix Nobel de physique 2022 : informations détaillées sur les expériences de BellAcadémie royale des sciences de Suède · Dossier scientifique, anglais↗
- Prix Nobel de physique 2022 : présentation grand publicAcadémie royale des sciences de Suède · Vulgarisation, anglais↗
- Test expérimental des inégalités de Bell avec des analyseurs variables dans le tempsAspect, Dalibard et Roger · Physical Review Letters, 1982↗
- Violation des inégalités de Bell dans des conditions de localité strictesWeihs et al. · Université d’Innsbruck · Physical Review Letters, 1998↗
- Test de Bell sans échappatoires expérimentales majeuresHensen et al. · Université de technologie de Delft, 2015↗
- Distribution d’intrication par satellite sur 1 200 kilomètresYin et al. · Science, 2017↗
- L’intrication en actionIBM Quantum · Cours d’introduction, anglais↗
Sources consultées le 9 octobre 2026. Rédaction assistée par IA, sans relecture indépendante d’expert à ce stade.
Signaler une erreur ou proposer une précision