En 1978, John Archibald Wheeler propose une expérience de pensée. Un photon est envoyé vers un interféromètre de Mach-Zehnder. À l'entrée, une lame semi-réfléchissante divise le faisceau en deux chemins possibles. À la sortie, une seconde lame recombine les chemins. Si la seconde lame est en place, les deux chemins interfèrent. Le photon s'est comporté comme une onde, passant par les deux chemins simultanément. Si la seconde lame est retirée, un détecteur clique sur l'un ou l'autre chemin. Le photon s'est comporté comme une particule, passant par un seul chemin.
Wheeler propose de retirer ou d'insérer la seconde lame après que le photon a déjà traversé la première. Le choix de l'expérimentateur, fait après l'entrée du photon dans l'interféromètre, détermine ce que le photon a fait avant.
Jacques et al. (2007) réalisent l'expérience à l'Ecole Normale Supérieure. Un générateur quantique aléatoire décide, après le passage du photon dans l'interféromètre, si la mesure sera ondulatoire ou corpusculaire. Les résultats confirment la prédiction de la mécanique quantique. Quand la seconde lame est insérée tardivement, l'interférence apparaît. Quand elle est retirée tardivement, l'interférence disparaît. Le photon se conforme au choix futur.
Kim et al. (2000) poussent plus loin avec la gomme quantique à choix retardé. Deux photons intriqués sont produits. L'un est détecté immédiatement. L'autre est envoyé vers un dispositif qui peut, après la détection du premier, effacer ou conserver l'information sur le chemin emprunté. Quand l'information est effacée, les corrélations entre les deux photons montrent un pattern d'interférence. Quand elle est conservée, le pattern disparaît. L'effacement futur de l'information restaure rétroactivement l'interférence passée.
La mécanique quantique standard rend compte de ces résultats sans invoquer de signal remontant le temps. La fonction d'onde ne s'effondre pas dans le passé. Ce qui change, c'est la base dans laquelle les corrélations sont analysées. Le pattern d'interférence n'apparaît que dans le sous-ensemble post-sélectionné, jamais dans les données brutes totales. Aucune information ne voyage vers le passé. Aucun signal ne peut être envoyé.
Et pourtant. Le photon qui traverse l'interféromètre à $t_1$ produit des statistiques à $t_1$ qui dépendent d'un choix fait à $t_2 > t_1$. Le formalisme l'explique.
Doctrine
Le passé du photon n'est pas fixé tant que la mesure n'est pas faite. Ce qui a eu lieu dépend de ce qui aura lieu. Le formalisme ne requiert aucune rétro-causalité pour le décrire. Le résultat en a toute l'apparence.
Vecteur ouvert
La mécanique quantique interdit l'envoi de signaux vers le passé. Elle n'interdit pas que le passé dépende du futur. La distinction entre les deux est la frontière la plus fine de la physique.
