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Les causes et effets fonctionnent-ils différemment dans le monde quantique?

Des chercheurs de l’Institut Périmètre et de l’Institut d’informatique quantique trouvent que la causalité quantique est « beaucoup plus riche que la causalité dans le monde classique » [traduction].

Les causes et effets tels que nous les connaissons dans notre monde quotidien pourraient fonctionner d’une manière fondamentalement différente dans le monde subatomique de la mécanique quantique, selon un article récemment publié par des chercheurs de l’Institut Périmètre et de l’Institut d’informatique quantique (IQC) de l’Université de Waterloo.

Ces conclusions font suite à des recherches publiées par l’équipe en 2015, qui démontrent que certains types de corrélations dans le monde quantique impliquent réellement une relation de cause à effet.

Il y a diverses sortes de mécanismes de causalité. Pensez par exemple à la différence entre, d’une part, un tirage à pile ou face pour choisir de prendre une eau gazeuse ou de la crème glacée et, d’autre part, la décision de mélanger les deux pour vous faire un flotteur. Les mécanismes de causalité peuvent être mélangés de manière probabiliste, de sorte que l’une ou l’autre possibilité se réalise (vous prenez une eau gazeuse ou de la crème glacée), ou ils peuvent être mélangés de manière physique, de sorte que les deux possibilités se réalisent simultanément (c’est le cas du flotteur

Formée de Robert Spekkens, de l’Institut Périmètre, de Kevin Resch, titulaire de la chaire de recherche du Canada en optique quantique, et des doctorants Jean-Philippe MacLean et Katja Ried, l’équipe a trouvé une nouvelle sorte de mélange de mécanismes de causalité, dans lesquels les mécanismes agissent en cohérence quantique les uns avec les autres.

Leur nouvel article, publié dans Nature Communications sous le titre Quantum-coherent mixtures of causal relations (Mécanismes de relations de causalité en cohérence quantique), explique comment les auteurs ont découvert une manière de mesurer et d’expliquer les corrélations entre ces mélanges cohérents sur le plan quantique.

Ces travaux font suite à un article publié dans Nature Physics en 2015, qui montrait que certains types de corrélations quantiques impliquent une relation de cause à effet — même sans le genre d’intervention active qu’exigent des variables classiques.

La causalité est une notion fondamentale en épidémiologie, en génétique et en sciences sociales, et la distinction entre corrélation et causalité est très importante. « Nous avons découvert que les structures causales permises dans le monde quantique sont beaucoup plus riches que dans le monde classique », a déclaré Jean-Philippe MacLean, doctorant à l’IQC et au Département de physique et d’astronomie. « Nous n’en sommes pas encore certains, mais cela pourrait avoir des conséquences dans d’autres domaines. » [traduction]

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