L'article référencé ci-dessous, publié dans Nature Communications d'août 2019, repose sur une l'hypothèse de physiciens des université de Vienne et du Queensland, selon lequel le temps lui-même pourrait avoir des propriétés quantiques analogues à celles d'un objet tel que décrit par la mécanique quantique.
Celle-ci est en plein développement aujourd'hui compte tenu des succès qu'elle obtient dans un monde tel que le nôtre, qui n'obéit pas seulement aux règles de la physique classique dite aussi einstenienne.
La mécanique quantique repose entre autres sur le principe de la superposition quantique, selon laquelle deux particules peuvent disposer de deux états ou plus observables simultanément, que ce soit le spin, la position ou le mouvement. Initialement démontré concernant de simples particules, cet état de superposition quantique a été depuis observés dans des objets composés d'un grand nombre de particules, tels ceux de notre physique quotidienne. On parle d'objets quantiques macroscopiques.
Cependant, jusqu'à présent la mécanique quantique n'avait pas proposé d'appliquer cette propriété au temps. Celui-ci est pour la plupart des théoriciens, supposé s'écouler du passé au futur, sans possibilité de revenir en arrière. L'enjeu du très important domaine de recherche dit de la gravitation quantique à boucles consistera entre autres à rapprocher l'espace-temps einsténien des concepts de la physique quantique. Mais aucun résultat notable n'avait été obtenu à ce jour.
Les chercheurs mentionnés ci-dessus pensent avoir montré que les particules ne sont pas les seuls objets pouvant exister en état de superposition, mais le temps lui-même. Dans l'expérience décrite par Nature Communications, ils montrent que ce que l'on nomme la flèche du temps peut se manifester en sens contraire, c'est-à-dire du présent vers le passé. Autrement dit, les causes et les effets pourraient s'exercer simultanément. Cette propriété se manifesterait dans les calculateurs quantiques en plein développement aujourd'hui. Un calculateur quantique utilise les propriétés quantiques de la matière, telles que la superposition et l'intrication, afin d'effectuer des opérations sur les données.
À la différence d'un ordinateur classique basé sur des transistors travaillant sur des données binaires ou bits valant soit 0 soit 1, le calculateur quantique travaille sur des qubits dont l'état quantique peut posséder une infinité de valeurs. Leur développement est aujourd'hui freiné par le phénomène de la décohérence. Ce terme désigne la perte des effets quantiques en passant à l'échelle macroscopique. Cependant des progrès constants sont fait actuellement, permettant le développement de petits ordinateurs quantiques.
Les chercheurs auteurs de la communication mentionnée par Nature ont proposé une expérience de pensée montrant qu'un objet massif, tel une planète, pourrait ralentir le temps des horloges placées dans sa proximité au contraire du temps des horloges placées à une distance suffisante. Certes, il ne s'agit que d'une expérience de pensée, non vérifiable actuellement, notamment compte-tenu des infimes modifications du temps que pourraient manifester des horloges transportées par des engins spatiaux interplanétaires. Mais la perspective est considérée actuellement comme très prometteuse.
Référence
Bell's theorem for temporal order
Nature Communications
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11579-x
Abstract
Time has a fundamentally different character in quantum mechanics and in general relativity. In quantum theory events unfold in a fixed order while in general relativity temporal order is influenced by the distribution of matter. When matter requires a quantum description, temporal order is expected to become non-classical—a scenario beyond the scope of current theories. Here we provide a direct description of such a scenario. We consider a thought experiment with a massive body in a spatial superposition and show how it leads to entanglement of temporal orders between time-like events. This entanglement enables accomplishing a task, violation of a Bell inequality, that is impossible under local classical temporal order; it means that temporal order cannot be described by any pre-defined local variables. A classical notion of a causal structure is therefore untenable in any framework compatible with the basic principles of quantum mechanics and classical general relativity.