La Téléportation Quantique |
Record : une Information Téléportée à 25 km |
Cette expérience de physique quantique repose sur l'intrication de 2 photons.
A.Kh. - SCIENCES ET AVENIR N°813 > Novembre > 2014 |
Nouveau Record de Distance dans le Transfert de Données quantiques |
Grâce à la téléportation quantique, des chercheurs de l'université des sciences et technologies de Chine et l'université Tsinghua de Pékin ont transmis des informations entre des photons séparés par 16 km de vide, contre moins de 1 km auparavant.
Ce transfert permet d'envisager des réseaux informatiques fonctionnant à la vitesse de la lumière
F.G. - SCIENCE & VIE > Juillet > 2010 |
La Téléportation... en jouant sur l'état Quantique des Particules |
"Le personnel militaire entrera dans le 'téléporteur' et sera téléporté vers (ou depuis) le lieu de destination à la vitesse de la lumière."
Ça ne vous rappelle rien ? Bien sûr : la série Star Trek, son capitaine Kirk, et le "téléporteur" installé à bord du vaisseau spatial Enterprise... Raté ! Il s'agit du rapport Teleportation Physics Study, déclassifié par l'US Air Force (USAF, l'armée de l'air américaine) en août 2004. Que s'est-il passé pour qu'une invention de pure science-fiction inspire les prospectivistes du Pentagone ?
Propriétés quantiques
Une prouesse venue de la physique quantique. Retour en 1993... En cette "année zéro" de la téléportation, une équipe internationale de chercheurs, dont Charles Bennett, Gilles Brassard et Claude Crépeau, pose la première brique : elle décrit comment la "téléportation quantique" pourrait reproduire à distance, non pas une particule, mais l'état d'une particule. En clair, si le capitaine Kirk était téléporté "quantiquement" de son vaisseau vers une planète lointaine, il n'y aurait pas de transport de matière : son corps se désagrégerait au point de départ, puis serait reconstitué au point d'arrivée avec la matière présente sur la planète, grâce aux informations téléportées... Autrement dit, en 1993, la science rejoint enfin la fiction ! Elle donne les clés, bien réelles, du système de téléportation utilisé dans Star Trek par l'équipage de l'Enterprise. Ce qui est évident dans la série l'est toutefois beaucoup moins dans la réalité : comment peut-on accéder simultanément à l'information de toutes les particules composant un corps humain ? Comment peut-on transmettre rapidement cette information ? Peut-on le faire sur de longues distances ? Cette information suffit-elle pour que le corps se reconstruise spontanément à l'arrivée ?
L'article de 1993 est révolutionnaire car, pour la première fois, il donne une base scientifique - au moins en partie - pour répondre à ces questions. Et ce, grâce aux propriétés quantiques de la matière, qui font que l'état d'une particule matérielle peut être transporté à une autre sans qu'il y ait mouvement de matière et même sans qu'on connaisse l'état qu'on téléporte.
Etat de superposition
Mais l'article de Bennett et ses collègues reste purement théorique. Encore faut-il réaliser concrètement une telle téléportation. Pari gagné en 1997. Une équipe de l'université d'Innsbruck (Autriche), dirigée par Anton Zeilinger, effectue la première téléportation physique ! L'état d'une particule est transmis à une autre particule située à quelques millimètres de distance. Il s'agit seulement d'une particule de lumière (photon), dont on a téléporté l'état de polarisation, mais le mur est tombé : ce n'est plus seulement possible, c'est faisable ! Néanmoins, la lumière n'est pas la matière : peut-on réaliser le même exploit avec cette dernière ? Oui, répondent en 2004, des chercheurs du National Institute of Science and Technology (NIST) : ils téléportent l'état d'un atome de béryllium sur quelques millimètres... Seulement, un atome n'est pas un grand objet, et si la distance de téléportation d'atomes a depuis atteint le mètre (un exploit réalisé en 2009), rien ne dit que la téléportation quantique puisse être possible avec de plus grands objets... Que nenni ! En 2006, une équipe du Niels Bohr Institute de Copenhague, dirigée par Eugène polzik, parvient à téléporter l'état d'un gaz de 10 atomes de césium. Puisque le corps est fait d'atomes, on s'y voit déjà : "Kirk à la base - Téléportez-moi à Acapulco !" Oui, mais voilà : ce qu'on téléporte par cette technique, ce sont seulement des caractéristiques quantiques étranges... que n'ont pas nos objets "classiques" (comme une tasse, ou le capitaine Kirk). Et, notamment, une particule peut être dans un état quantique "superposé" : son spin, sorte d'orientation magnétique, peut par exemple pointer dans plusieurs directions à la fois. Et c'est l'information sur cette superposition qu'on téléporte quantiquement, rien d'autre.
Dupliquer d'ici à 300 ans
Or, le don de dédoublement n'est pas de mise chez nous. Imagine-t-on Kirk se tourner vers la gauche tout en se tournant vers la droite ? Cela n'a aucun sens dans notre monde quotidien. Aussi, si on voulait téléporter Kirk quantiquement, il faudrait d'abord le mettre dans un état superposé. Non seulement, on ne sait pas faire... mais on détruirait sa structure "classique", et il se désintégrerait avant même qu'on démarre la téléportation. Car mettre en état superposé des particules d'un objet classique, c'est leur faire perdre leur état bien défini... donc effacer la structure de l'objet (forme, organisation, etc.)... Bref, la téléportation quantique n'est pas adaptée aux objets classiques. "L'erreur, dit Carlo Rovelli, du Centre de physique théorique de Luminy, c'est qu'on a nommé 'téléportation' - quantique - quelque chose qui n'a qu'un lointain rapport avec l'idée de Star Trek. "Si la technique est révolutionnaire, c'est pour une autre raison : elle a rendu fort probable la construction d'une future supermachine, l'ordinateur quantique, capable d'effectuer simultanément une très grande quantité de calculs "superposés".
Et si, à l'instar des militaires de l'USAF, on s'intéresse à la téléportation de personnes, alors il faut passer par la voie classique. "Téléporter un objet classique, cela consisterait simplement à décrire à un interlocuteur au téléphone la structure de l'objet pour que celui-ci puisse le répliquer", précise Carlo Rovelli. Aurélien Dantan, de l'université d'Aarhus (Danemark), confirme : "Il faudrait décrire l'objet, atome par atome ; mettre cet atome d'oxygène à côté de cet atome de carbone, etc". Exit donc la téléportation quantique, et place à la téléportation classique !
Mais il y a un "hic" : comme l'a pointé le rapport de 2004 de l'USAF, la quantité d'informations à transmettre (par ondes radio, par exemple) serait colossale : la description du corps de Kirk, quelque 1028 atomes agencés d'une manière très précise, demanderait 1022 gigaoctets (Go) d'informations. Avec nos moyens actuels, la transmission durerait 2400 fois l'âge de l'Univers et consommerait 300 mégatonnes d'énergie (30.000 bombes atomiques) ! Le rapport prévoit toutefois que la technologie sera prête dans 200 à 300 ans... Encore faudra-t-il que la réplique de Kirk prenne vie, et que l'on n'oublie pas de détruire l'original... pour éviter les doublons !
La téléportation |
R.I. - SCIENCE & VIE > Août > 2009 |
Record dans la Téléportation Quantique |
Une communication quantique a été réalisée par voie aérienne sur 144 km, par l'équipe d'Anton Zeilinger de l'université de Vienne (Autriche).
Le principe de l'expérience consiste à créer une paire de photons jumeaux inséparables, dans un tel état lié que la moindre modification sur l'un agira sur l'autre instantanément, même à grande distance. Le précédent record, obtenu en 2005, était de 13 km, l'espoir étant de parvenir à établir de telles communications quantiques "sans fil" - vers des satellites. Cette fois, ces paires de photons ont été engendrées par un laser sur l'île de Palma (Espagne), à 2392 m d'altitude, et envoyées vers le télescope de l'Optical Ground Station de l'Agence spatiale européenne sur l'île de Tenerife, à 2410 m d'altitude.
C.B. - SCIENCE & VIE > Juillet > 2007 |
La Téléportation entre Atomes franchit le Mètre |
A.O. - SCIENCE & VIE > Mars > 2009 |