L'idée de la «Théorie de tout» est séduisante - que nous pourrions en quelque sorte expliquer tout cela. Mais maintenant, une équipe de recherche dirigée par des scientifiques de l'Imperial College de Londres a découvert de manière inattendue que cette théorie des cordes semble également prédire le comportement des particules quantiques enchevêtrées. Comme cette prédiction peut être testée en laboratoire, les chercheurs disent qu'ils peuvent désormais tester la théorie des cordes.
"Si les expériences prouvent que nos prédictions sur l'intrication quantique sont correctes, cela démontrera que la théorie des cordes" fonctionne "pour prédire le comportement des systèmes quantiques intriqués", a déclaré le professeur Mike Duff, auteur principal de l'étude.
La théorie des cordes a été développée à l'origine pour décrire les particules et forces fondamentales qui composent notre univers, et a été un concurrent favori parmi les physiciens pour nous permettre de concilier ce que nous savons sur l'incroyablement petit de la physique des particules avec notre compréhension du très grand de nos études de cosmologie. L'utilisation de la théorie pour prédire le comportement des particules quantiques enchevêtrées offre la première occasion de tester la théorie des cordes par expérience.
Mais - du moins pour le moment - les scientifiques ne pourront pas confirmer que la théorie des cordes est en fait le moyen d'expliquer tout cela, juste si cela fonctionne réellement.
"Ce ne sera pas la preuve que la théorie des cordes est la bonne" théorie de tout "qui est recherchée par les cosmologistes et les physiciens des particules", a déclaré Duff. "Cependant, il sera très important pour les théoriciens, car il montrera si la théorie des cordes fonctionne ou non, même si son application se situe dans un domaine inattendu et sans rapport avec la physique."
La théorie des cordes est une théorie de la gravité, une extension de la relativité générale, et l'interprétation classique des cordes et des branes est qu'elles sont des trous noirs à vibration quantique et à charge étendue.La théorie émet l'hypothèse que les électrons et les quarks dans un atome ne sont pas 0- des objets dimensionnels, mais des chaînes unidimensionnelles. Ces cordes peuvent se déplacer et vibrer, donnant aux particules observées leur saveur, leur charge, leur masse et leur spin. Les cordes font des boucles fermées à moins qu'elles ne rencontrent des surfaces, appelées D-branes, où elles peuvent s'ouvrir en lignes unidimensionnelles. Les extrémités de la chaîne ne peuvent pas rompre la D-brane, mais elles peuvent glisser dessus.
Duff a dit qu'il était assis dans une conférence en Tasmanie où un collègue présentait les formules mathématiques qui décrivent l'intrication quantique quand il a réalisé quelque chose. «J'ai soudainement reconnu ses formules comme similaires à celles que j'avais développées quelques années plus tôt en utilisant la théorie des cordes pour décrire les trous noirs. Quand je suis retourné au Royaume-Uni, j'ai vérifié mes cahiers et j'ai confirmé que les mathématiques de ces domaines très différents étaient effectivement identiques. »
Duff et ses collègues ont réalisé que la description mathématique du motif d'enchevêtrement entre trois qubits ressemble à la description mathématique, en théorie des cordes, d'une classe particulière de trous noirs. Ainsi, en combinant leur connaissance de deux des phénomènes les plus étranges de l'univers, les trous noirs et l'intrication quantique, ils ont réalisé qu'ils pouvaient utiliser la théorie des cordes pour produire une prédiction qui pourrait être testée. En utilisant les mathématiques de la théorie des cordes qui décrivent les trous noirs, ils ont prédit le modèle d'enchevêtrement qui se produira lorsque quatre qubits sont enchevêtrés les uns avec les autres. (La réponse à ce problème n'a pas été calculée auparavant.) Bien que cela soit techniquement difficile à faire, le schéma d'enchevêtrement entre quatre qubits enchevêtrés pourrait être mesuré en laboratoire et la précision de cette prédiction testée.
La découverte que la théorie des cordes semble faire des prédictions sur l'intrication quantique est complètement inattendue, mais parce que l'intrication quantique peut être mesurée en laboratoire, cela signifie qu'il y a moyen - enfin - les chercheurs peuvent tester les prédictions basées sur la théorie des cordes.
Mais, a déclaré Duff, il n'y a pas de lien évident pour expliquer pourquoi une théorie qui est en cours d'élaboration pour décrire les rouages fondamentaux de notre univers est utile pour prédire le comportement des systèmes quantiques intriqués. "Cela peut nous dire quelque chose de très profond sur le monde dans lequel nous vivons, ou ce n'est peut-être qu'une coïncidence bizarre", a déclaré Duff. "Quoi qu'il en soit, c'est utile."
Source: Imperial College de Londres
