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Beam me up Scotty !

Dossier - Physique quantique : La téléportation
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Un mot comme "téléporter" représente-t-il la simple juxtaposition de caractères ou ce terme contient-il en plus un sens ? Il ne faut pas chercher loin pour trouver des exemples dans lesquels la somme des parties représente plus que l'entité purement physique qu'ils représentent.

  
DossiersPhysique quantique : La téléportation
 

Mais la physique de Star Trek a-t-elle un sens ? Pourrons-nous par exemple un jour nous téléporter d'un coin à l'autre de l'espace d'un simple ordre tel que "Beam me up Scotty !"... Mmm, on peut en douter... Disons plutôt est-il déjà possible de transmettre l'état quantique d'une particule à une autre ?

Spock Star Trek. © RMY Auctions CCO

Le 11 décembre 1997, le magazine scientifique Nature rapportait que des physiciens italiens étaient parvenus à transmettre l'état quantique d'une particule à une autre, située à quelque distance. Deux mois plus tard une équipe de chercheurs autrichiens réussissaient une expérience analogue.

L'équipe du Dr. Anton Zeilinger de l'Université d'Innsbruck était en effet parvenue à transmettre l'état de polarisation d'un photon à un autre, une caractéristique - et non pas une information - intrinsèque du monde quantique obéissant au sacro-saint principe d'incertitude.

Le 17 juin 2002, des physiciens de l'Université Nationale Australienne (ANU) annoncèrent qu'ils avaient réussi à séparer un faisceau laser contenant une information encodée dans un système de communication à fibre optique et à le reconstruire instantanément à un mètre de distance en utilisant la technologie de l'emmêlement quantique (quantum entanglement), rappelez-vous le principe EPR.

Avec cette seconde expérience, la physique de Star Trek semble être à notre portée. Quelles sont concrètement les conséquences de telles découvertes ?

  •  On peut rêver

Quelques journalistes envisagaient déjà d'appliquer ces découvertes à la téléportation chère aux héros de "Star Trek". Seul problème, la physique de Star Trek ne sera jamais à notre portée. Il faut en effet trouver le moyen de stocker puis de téléporter en quelques secondes toutes les caractéristiques quantiques de tous les constituants des atomes qui forment un corps humain (1028 atomes !), sachant qu'un seul atome se définit par de nombreux paramètres (position, énergie, etc de tous ses composants) qui occupent au bas mot 1000 mots-machine (1 kilobyte).

Toutes les données physiques d'un corps humain représentent donc 1028 KB d'information. Si toutes ces informations nécessaires à la définition purement physique d'un corps humain étaient stoquées sur des disques durs compacts d'une capacité de 10 GB, leur empilement atteindrait une longueur de 1013 km ou dix mille années-lumière ! Même avec des disques portables on ne réduit l'empilement que d'un facteur 10 ! Compte tenu de l'espace disponible pour stocker ces informations, de l'énergie requise pour l'écrire et la relire et surtout du temps estimé pour effectuer ce transfert, si nous nous mettions tout de suite à la tâche cette perspective n'est même pas envisageable; téléportée en cet instant, la pauvre victime devrait attendre 25 mille milliards d'années avant d'être totalement définie en termes quantiques (stockés sur un support) et patienter encore autant de temps pour être physiquement téléportée d'un endroit à un autre !

L'expérience de téléportation d'une information encodée dans un faisceau laser réalisée à l'ANU en 2002.

Cette solution présente toutefois d'autres difficultés sur le plan pratique. La première est la plus contraignante. Pour téléporter un atome vous devez mesurer sa position et son impulsion (m.v) simultanément afin de les transférer ou les recopier à destination. Or le principe d'indétermination de Heisenberg tant décrié par les pères de la physique quantique nous interdit de connaître avec la même précision les deux valeurs simultanément. Le clônage quantique est donc impossible. Ensuite, si on envisage la téléportation des atomes et des quarks individuels, il faut trouver un moyen pour briser les quarks. Il faut d'une part des énergies folles pour les briser et développer des températures de l'ordre de 1000 milliards de degrés.

Dans ces circonstances il existe une autre solution : construire à destination l'objet à partir d'un modèle tridimensionnel et d'un stock de quarks et d'atomes.

Ne me demandez pas comment résoudre les problèmes de logistique, de confinement et financier car aujourd'hui nous avons déjà pas mal de difficultés pour confiner quelques malheureux protons et trouver les financements de ces projets.

Une dernière méthode consisterait à transformer la matière en énergie (E=mc2) puis à la transmettre sur de longues distances, à l'image de la technique utilisée par la "Porte des étoiles" dans la série culte "Stargate SG-1". Mais l'énergie requise est astronomique : 50 kg représentent l'énergie libérée par 1000 bombes H d'une mégatonne. Se greffe sur ce problème le fait que personne ne sait aujourd'hui comment créer un trou de ver, et on ignore encore plus comment lui donner une taille macroscopique, l'entretenir et le stabiliser à cette échelle...

Comme vous le constatez il reste un certain flou entre l'idée et la conception, mais cette fois le "flou quantique" n'est pas mis à profit et nous pose plus de problèmes qu'il n'en résout !

  • La voie réaliste

Plus rationnels les physiciens pensent utiliser cette technique pour transmettre l'information dans les futurs ordinateurs "quantiques" ou pour envoyer à un correspondant la clé de cryptage des messages secrets. L'avenir de l'informatique reste passionnant.

Vous allez me dire qu'on est bien avancé avec ça ! Il est vrai que nous sommes encore loin du téléporteur, mais au moins nous sommes déjà capables de téléporter un bit d'information ! Mais il est encore plus vrai que la science-fiction n'a pas volé son nom...