La téléportation quantique est l’un des grands sujets du moment en science physique. Il y a une vingtaine d’années, ce phénomène relevait de la théorie. Aujourd’hui, les expériences vont bon train. En juin, une équipe chinoise a ainsi battu tous les records dans le domaine.
Retour sur les principes de la physique quantique
La physique quantique est longtemps restée un domaine purement spéculatif. Aujourd’hui, les progrès techniques la rendent plus tangible mais elle est toujours assez mal connue auprès du grand public. Pour expliquer le grand pas accompli récemment dans ce domaine, un petit retour sur les principales lois de la physique quantique s’impose.
La téléportation quantique découle avant tout de l’intrication quantique : le fait que deux particules subatomiques (comme les photons) puissent se comporter comme un seul système. Il s’agit d’une entorse au principe de localité (un objet ne peut être influencé que par son environnement immédiat), cher à Einstein et sa théorie de la relativité restreinte. Une explication peut être celle de « variables cachées » qui nous échapperaient. Ainsi, bien qu’éloignées, ces particules ont un effet l’une sur l’autre. L’intrication est à la base de toute la physique quantique.
La téléportation de type quantique n’a donc pas grand chose à voir avec l’image que se font les amateurs de science-fiction. Il s’agit plus simplement de transmettre des informations de manière instantanée. Si on nomme ce phénomène téléportation, c’est parce que l’information ne peut être simplement copiée. C’est le théorème d’impossibilité du clonage quantique : une fois que l’information est mesurée ou transmise, l’une des deux particules est détruite.
Pour expliquer le principe, on peut recourir à la métaphore de deux boîtes de legos pour représenter nos particules. La première serait une construction, la seconde un tas de briques non montées. La téléportation quantique se contentera de transmettre l’information (à savoir la structure de la construction de la première boîte) à la seconde. Durant le processus, la première construction sera détruite. Aucune brique de lego n’est donc recréée, simplement la fonction de son assemblage.
vidéo explicative sur la téléportation quantique :
Applications pratiques
Jusqu’au début des années 1990, les principes de la physique quantique relevaient de la théorie. La première expérience de téléportation est effectuée en 1997, avec deux photons. Dès le tournant des années 2000, de telles expériences sont reproduites en utilisant un nombre énorme de particules intriquées quantiquement. Peu à peu, les moyens de transmission s’affinent (avec l’usage de la fibre optique par exemple, ou l’utilisation de réseaux de communication pré-existants), jusqu’à se faire hors laboratoire en 2016. Et les distances s’allongent : en 2012, l’échange d’informations se fait entre deux îles des Canaries, sur une distance de 143 km.
C’est ce record que l’équipe chinoise de l’Université de Hefei vient de pulvériser. Leur expérience est réellement révolutionnaire dans le domaine. D’abord, ils ont utilisé un satellite pour transmettre leurs photons, ce qui permet d’accroître la distance parcourue : les particules sont maintenues intriquées plus efficacement dans le vide de l’espace et peuvent ainsi être envoyées plus loin. Le passage par l’air terrestre ou la fibre optique a en effet tendance à les désintriquer. Ainsi, les scientifiques sont parvenus pour la première fois à transmettre une information de la terre à l’orbite terrestre, à près de 500 km!
Une technologie révolutionnaire
La physique quantique promet des avancées phénoménales pour l’humanité. Si on est loin de la téléportation version « Star Trek », il se peut que ce genre de transmissions simples soit le premier pas vers des formes de téléportations d’objets plus grands. Après tout, les corps les plus complexes sont constitués de ces particules subatomiques.
C’est essentiellement dans le domaine de l’informatique que la physique quantique pourrait le plus bouleverser l’état actuel de nos techniques. D’abord par ce qu’elle transmet l’information de manière instantanée. Celle-ci est en outre inviolable : toute interférence avec l’un des photons serait visible pour l’autre, ce qui rend caduque un tel procédé. Un pas de géant pour la cryptologie.
Mais la téléportation quantique ouvre le champs de possible dans le domaine de la puissance possible des ordinateurs. Travailler au niveau du photon permet de repousser les barrières de la miniaturisation, puisqu’on est là sur un niveau infiniment plus petit que celui de nos réseaux électroniques. En outre rappelons que le transfert est instantané ! On peut donc imaginer des super calculateurs d’une puissance encore inimaginable aujourd’hui.
C’est pourquoi l’usage d’un satellite dédié à la physique quantique est aussi un grand pas. En effet, on imagine d’ores et déjà la création d’ici quelques décennies, en supposant une poursuite des progrès dans le domaine, d’un internet quantique, un » réseau mondial de communication quantique « , nous dit Pan Jiwei, qui l’espère établi en 2030.
