Contacter l'auteur / Contact the author

Recherche dans ce site / Search in this site

 

La physique quantique

Data et le capitaine Picard (TNG).

Reconstruire ? (II)

Il reste un dernier point à aborder, c'est la reconstruction après téléportation... Vous avez sans doute déjà démonté une radio ou un appareil dont le fonctionnement vous échappait partiellement, mais avez-vous pu le remonter ?

Plus d'un membre d'équipage de Star Trek préfèrent cuirent personnellement leurs omelettes ou se faire un bon steak à la cuisine plutôt que de manger la nourriture "dupliquée" de bord. Cela appuierait l'idée que la téléportation ou duplication n'est pas complète et n'assure la copie à l'identique que jusqu'au niveau moléculaire, mais certainement pas quantique.

Car s'il est facile de mettre en pièce un appareil - tout bébé je pouvais déjà très bien le faire au grand dam de mes parents - il faut un peu plus d'intelligence pour le reconstruire sans oublier une seule pièce du puzzle !

Rien que le projet de cartographie du génome humain a demandé quelques années. Si théoriquement on peut reconstruire le génome en pliant et en repliant et en repliant et en repliant encore l'ADN ainsi reconstruite, on n'en ferait pas pour autant une structure fonctionnelle. Même le biologiste Craig Venter n'y arrive pas encore malgré toutes ses promesses.

Car il faut quelque chose de plus pour faire "fonctionner" un organisme, que d'ailleurs dame Nature nous a visiblement laissé sans véritable plan de construction ainsi que nous le découvrirons lorsque nous discuterons des origines de la vie. Des chercheurs se sont appliqués à essayer de construire des cellules artificielles, des monstres mécaniques de plusieurs mètres cubes, sans succès jusqu'à aujourd'hui. Il s'agit en réalité de robots, pas d'organismes vivants.

Quand le téléporteur s'enraye... Document T.Lombry.

Les cybernéticiens ont avancé de quelques pas mais sont encore loin de pouvoir créer un homme artificiel comme Data tandis que les modèles informatiques de l'évolution ne font que balbutier. Comme dans Star Trek, les tartines sans goût tomberont encore longtemps du côté confiture !

Si même nous imaginons que la dématérialisation d'un corps humain et le stockage des données sont réalisables, rien qu'en temps de transfert il est impossible aujourd'hui de récupérer ces données.

A l'heure actuelle, les physiciens estiment qu'il faut environ 1 seconde pour transférer l'information complète d'un atome.

Pour transférer les informations des 1028 atomes composant le corps humain à travers un réseau numérique, à raison de 1 GB/sec il faudrait grosso modo 25 milliards d'années (2.5x1010 années) pour effectuer le transfert, soit plus que la durée de vie de l'Univers !

Quand vous évacuez une planète peuplée de prédateurs ou en train d'exploser vous n'avez pas vraiment ce temps devant vous ! Comme le dirait Mr. Spock, "la mort est la suite logique de cet éventualité". L'affaire est donc entendue, la téléportation à la Star Trek restera encore pour longtemps de la science-fiction.

L'impossible problème d'Alice

Jusqu'ici nous avons vaguement évoqué la question centrale du débat, les problèmes que nous posent la physique quantique avec ses superpositions d'états et ses pertes de cohérence dans le cadre d'une téléportation. Car outre l'énorme quantité d'information à transmettre pour laquelle nous n'entrevoyons pas de solution, il demeure un problème fondamental : quelle information transmettre ? Car la physique quantique nous pose en effet un noeud gordien : comment téléporter quelque chose quand on ne sait pas de quoi il s'agit ? Explications.

La reconstruction quantique est d'autant moins envisageable qu'en vertu des lois de la physique quantique, la reproduction à distance d'un état intriqué (par exemple l'état de spin de deux particules corrélées) est impossible selon nos connaissances actuelles. Ainsi que nous l'avons expliqué à propos de l'interprétation de la physique quantique, tout tient dans les étranges propriétés des particules en corrélation, et plus généralement des lois qui régissent la physique quantique que connaissent bien tous les adeptes des univers multiples tout comme Alice et le chat de Schrödinger...

Les physiciens idéalistes nous disent qu'à partir des corrélations existant entre deux particules, initialement dans un état quantique intriqué, si on effectue une mesure à la fois sur une des particules de la paire corrélée et une particulière supplémentaire, si on envoie l'information par une voie classique à destination, l'opérateur distant pourrait alors placer l'état quantique de la paire corrélée exactement dans le même état quantique que l'état initial de la particule supplémentaire. Son état quantique serait ainsi téléporté et le sujet pourrait être totalement reconstruit sans que l'opérateur n'ait à connaître l'état réel de chaque particule. Ca c'est mal connaître la réalité du "flou quantique" !

En effet, ainsi que nous l'avons dit à propos de la déconstruction avant téléportation, il est impossible de demander à Alice d'orienter un appareil dans une direction donnée et d'attendre que le résultat prévu apparaisse. Car en réalité, si Alice peut téléporter une particule, elle ne peut pas choisir l'état quantique à téléporter : si on lui donne un spin dans un état arbitraire, elle sera bien en peine de le déterminer par une mesure unique ou même par plusieurs mesures car les probabilités de résultats ne dépendent plus que du résultat de la première mesure...

On en revient donc à notre conclusion initiale : les règles de la physique quantique et des mathématiques interdisent de mesurer un état qui dépend de paramètres continus alors que les résultats de mesure sont discrets.

Même si Alice parvenait à transmettre la description de l'état de la particule à son correspondant, il s'agirait d'une information discrète. Or celle-ci ne permet pas de reconstruire un état qui dépend de paramètres continus. En fait son correspondant dispose déjà de pratiquement toutes les informations sur l'état quantique à reproduire, qui lui sont parvenues quasi instantanément, sauf une, la valeur d'un nombre discret qui peut prendre 4 valeurs (2 états de spin pour chaque particule), la partie "continue de l'information" (si information il y a) étant déjà présente. Comme Alice, il dispose de la particule dans son état désiré, mais il ne peut pas le connaître en effectuant des mesures.

Ce phénomène n'est pas une vue de l'esprit purement théorique. Il a été prouvé à maintes reprises par les physiciens. Il existe un lien assez étroit entre la téléportation quantique et le principe de non-localité des mesures (voir le paradoxe EPR, les inégalités de Bell ou les égalités de GHZ par exemple qui traitent tous des violations quantiques du réalisme local). En bref, malheureusement la téléportation demeurera encore longtemps du domaine de la science-fiction, aussi longtemps que nous appliquerons les lois de la physique quantique, de la relativité et des probabilités.

Warp facteur trois, Mr Sulu !

Si le sujet vous intéresse le Dr Lawrence M. Krauss, qui préside la chaire du Département de physique à l'Université Case Western Reserve de Cleveland, USA, a écrit en 1995 "La physique de Star Trek”, un ouvrage de 200 pages préfacé par Stephen Hawking publié aux éditions de la Planetary Society Library et chez Bayard Editions Sciences pour la version française.

Collection T.Lombry.

Devenu un best-seller, dans cet ouvrage Krauss explique ce qui se cache derrière la technologie embarquée à bord de l'USS Enterprise telle que le "téléport", le "Warp drive", l'"Holodeck", les phaseurs ou les écrans d'énergie. Il nous explique également ce que sont réellement des objets aussi étranges que l'antimatière, les quasars, les trous noirs, les solitons ou les cordes cosmiques. Tout aussi passionnant, Krauss aborde  les paradoxes de la "vitesse lumière", du vol relativiste ou des nouvelles dimensions. Cet ouvrage fut élu "Book of the Month" et sérialisé dans le numéro de novembre 1995 de "Wired magazine".

Krauss sait de quoi il parle en effet, puisqu'il s'occupe quotidiennement de physique quantique, mesurant la symétrie électrofaible et autres courants neutres. Il est aussi l'un des rares auteurs d'ouvrages de vulgarisation à maîtriser des concepts aussi étranges que les axions, la transition de phase électrofaible ou la symétrie CP forte.

Bref dans l'esprit de Krauss, la radiation de Hawking ou le rayonnement micro-onde fossile est aussi limpide que l'explication de la nature des étoiles neutrons, pour ne citer que quelques sujets qu'il aborde dans son livre.

Enfin, bien que d'un certain côté "Star Trek" soit une oeuvre de prospective, Krauss n'oublie pas de signaler les erreurs grossières ou les paradoxes concernant le zéro absolu, l'horizon des événements des trous noirs, les rayons des phaseurs ou la "consistance" du docteur holographique.

Bien que l'ouvrage souffre de quelques mineures erreurs de traduction, il mérite votre attention si vous vous intéressez aux sciences ainsi qu'aux applications scientifiques des idées véhiculées par les récits de science-fiction. Un jour qui sait, nous retrouverons peut-être certaines de ces technologies dans nos hôpitaux, nos laboratoires de recherche, dans les aéroports ou chez les militaires; les deux expériences présentées ci-dessus vont en tous cas dans ce sens.

Klauss conclut avec optimisme : "si la science du XXIIIe siècle aura peu de rapport avec Star Trek, je n'en pense pas moins que la science de demain sera plus remarquable encore". Et Genre Roddenberry de conclure: "L'homme est une créature remarquable, ses capacités sont considérables, et j'espère que Star Trek a contribué à montrer ce à quoi nous pouvons prétendre, si nous avons foi en nous-mêmes et en nos possibilités".

La suite de cette passionnante aventure est décrite dans mon livre :

Poursuivez votre lecture dans le livre

Un siècle de Physique

1 - La Physique Quantique

340 pages, planches couleurs, préface de Jacques Leclerc

Commander l'ouvrage chez l'éditeur

Cliquer sur l'image pour plus de détails.

Cet article fut publié sur Futura-Sciences en 2005.

Pour plus d'informations

Internet contient peu d'information sur la téléportation et souvent les quelques pages françaises qui s'y rapporte n'approfondissent pas les problèmes liés à cette technologie. Quelques rares sites anglo-saxons s'y attardent toutefois. Evidemment on y retrouve toujours les mêmes sites de référence, preuve de leurs compétences multi-disciplinaires.

Expériences de téléportation quantique

Ground-to-satellite quantum teleportation (expérience chinoise), July 2017

Scientists produce status check on quantum teleportation, Phys.org, Sep 2015

Teleportation of entanglement over 143 km, Thomas Herbst et al., PNAS, Aug 2015

Quantum teleportation from a telecom-wavelength photon to a solid-state quantum memory, Nature Photonics, Sep 2014

Teleportation using a light-emitting diode, Nature Photonics, Feb 2013

Experimental free-space quantum teleportation, Nature Photonics, May 2010

Quantum Encryption Takes First Step to Orbit, Andrew Watson, Science, 23 octobre 1998

Unconditional Quantum Teleportation, H.J.Kimble et al., Science, 23 octobre 1998

Experimental quantum teleportation (l'expérience de Innsbruck), Dik Bouwmeester et al., Nature, 390, pp575-579, 1997

Teleporting an Unknown Quantum State via Dual Classical and Einstein-Podolsky-Rosen Channels, Charles H. Bennett et al. Physical Review Letters, Vol.70, pp1895-1899, 1993. Cet article ainsi qu'un tutoriel sont également disponibles sur le site de C.Crépeau

Articles de vulgarisation

Teleportation: Photon particles today, humans tomorrow?, BBC, July 2017

Quantum superposition, entanglement, and state teleportation of a microorganism on an electromechanical oscillator, Tongcang Li/Zhang-Qi Yin, Jan 2016

A bright future for quantum communications, Nature Photonics, Déc 2009

Segment of Quantum Repeater Demonstrated; May Lead to Long-Distance Quantum Communications, Caltech, 2007

'Teleporting' over the internet, BBC, 2005

Teleporting larger objects becomes real possibility, New Scientist, 2002

It's Teleportation -- For Real, Wired News, 2001

Caltech physicists achieve first bona fide quantum teleportation, Caltech, 22 octobre 1998

Teleportel (système de visioconférence fondé sur les codecs PCS-1Pet PCS-G70B)

Sur les projets d'ordinateurs quantiques

L'ordinateur quantique (sur ce site)

Un ordinateur quantique en 2020 ?, Admiroutes

A Brief History of Quantum Computing, Simon Bone et Matias Castro

Quantum computation: a tutorial, S.L. Braunstein, U.York

John Preskill's course on QC, J.Preskill, Caltech

Quantum Optics, Caltech, J.Kimble

Oxford Quantum, U.Oxford

Institute for Quantum Computing, IQC

Quanta Lab, MIT

Quantum Computing, IBM

Autres ressources

Quantum teleportation is even weirder than you think, Nature, 2017

NASA Researchers Put New Spin On Einstein's Relativity Theory (Entanglement), ScienceDaily, 2003

Quantum Teleportation, Information and Cryptography, David M. Harrison/U.Toronto, 2001

How Teleportation will work, How Stuff Works, 2000

Quantum teleportation, IBM, 1995

The Star Trek: Encyclopedia, Michael Okuda et al., First Thus, 1994

An Overview of the Transactional Interpretation, J.G.Cramer, 1988

The Transactional Interpretation of Quantum Mechanics, J.G.Cramer, 1986

Léonard Nimoy est décédé (1931-2015), sur le blog

Je remercie le Dr Lawrence M. Krauss pour sa participation.

Retour à La Physique Quantique

Page 1 - 2 -


Back to:

HOME

Copyright & FAQ