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Téléportation : ce chercheur veut créer un trou de ver quantique en laboratoire

Un physicien de l'université de Bristol vient de publier un mode d'emploi pour créer un trou de ver en laboratoire, afin de permettre la téléportation d'informations. Son idée repose sur la création d'un nouveau type d'ordinateur quantique n'échangeant pas de particules…

Depuis bien longtemps, les physiciens supposent que les trous de ver pourraient exister. L'hypothèse de ces structures permettant de connecter des points séparés dans l'espace-temps concorde avec la théorie générale de la relativité.

Plusieurs experts de renom, comme le défunt Dr. Stephen Hawking ou le Dr. Kip Thorne, ont même estimé qu'il serait possible de créer artificiellement un trou de ver traversable permettant de connecter des points éloignés de milliards d'années-lumière ou même de voyager dans le temps.

Toutefois, jusqu'à maintenant, jamais l'occurrence physique d'un trou de ver n'a été observée ou vérifiée. À présent, l'informatique quantique pourrait tout changer.

En novembre 2022, les scientifiques de la Cal-Tech University ont développé la première expérience quantique visant à étudier le comportement d'un trou de ver théorique.

Auparavant, deux ans plus tôt, les chercheurs du Fermilab ont annoncé la première démonstration réalisée avec succès d'une téléportation quantique à longue portée. Un grand pas en avant vers la réalisation d'un internet quantique viable, ayant le potentiel de révolutionner le monde de l'informatique.

La téléportation quantique est différente des représentations fictives de la téléportation, comme dans Star Trek ou Dragon Ball Z, et n'implique pas le transfert d'objets physiques d'un emplacement à l'autre.

Il s'agit seulement du transfert de l'état quantique d'une particule vers une autre particule préexistante à un autre emplacement. Ceci implique que tous les atomes et autres composants requis soient présents à destination pour l'encodage des informations quantiques.

De son côté, le Dr Salih de l'université de Bristol au Royaume-Uni propose un concept de « contreportation » qui pourrait permettre le transfert d'informations sans interaction ou de raccourcis dans le tissu de l'espace-temps et s'apparente à l'idée de téléportation…

Qu'est-ce que la physique contrefactuelle ?

A priori, transférer des informations d'un emplacement à un autre sans transmettre aucune particule ou énergie semble totalement à l'encontre de toutes nos connaissances sur la physique.

Et pourtant, cette « communication contrefactuelle » pourrait bien être possible. Mieux encore : elle pourrait révéler des aspects fondamentaux de la réalité que l'humain n'avait pas su percevoir jusqu'à présent.

La physique contrefactuelle n'est pas une nouveauté. Pour faire simple, elle désigne un moyen de déduire l'activité par l'absence d'une chose.

Pour illustrer ce concept par un exemple simple, si votre chien aboie sur les inconnus, s'il reste silencieux quand le portail s'ouvre, vous recevez l'information qu'une personne familière vient d'entrer dans la maison malgré l'absence de son.

Toutefois, depuis plusieurs années, l'idée d'une version quantique de cette forme de transfert d'information agite le monde scientifique. Des physiciens s'interrogent sur la possibilité de transmettre les informations quantiques sans échange de particule…

Il ne s'agit pas seulement d'un concept théorique. Le « Ghost Imaging » ou imagerie fantôme consiste à utiliser une paire de photons intriqués séparés pour déduire des informations sur un objet sans qu'il absorbe ou transmette ces particules.

À présent, l'un des principaux chercheurs de ce domaine vient de proposer un mode d'emploi expérimental pour tester la physique derrière une sorte de communication sans échange. Il a baptisé cette méthode la « counterportation » (contreportation).

Contreportation : une méthode basée sur l'informatique quantique

L'informatique quantique joue un rôle important dans cette approche. La proposition est d'utiliser les qubits (bits quantiques) pour transférer l'information d'un emplacement à l'autre sans aucune interaction.

Ce nouveau schéma de calcul proposé par Hatim Salih se base sur son protocole théorique publié en 2013. Les précédentes recherches du physicien portaient sur la séparation de la lumière par le biais de réseaux complexes de séparateurs et de détecteurs.

Le but était de démontrer le résultat non-intuitif d'informations arrivant à destination malgré l'absence de particules pour les porter. Selon lui, « bien que la contreportation atteigne l'objectif final de la téléportation, à savoir le transport désincarné, on remarque quj'elle le fait sans la traversée de transporteurs d'information détectables ».

Il estime que l'accomplissement d'une contreportation exigerait la construction d'un tout nouveau type d'ordinateur quantique au sein duquel les parties communicantes n'échangent pas de particules.

Une forme simplifiée de téléportation

La téléportation est une façon bien connue de transférer un état quantique d'un emplacement à un autre. Elle implique l'intrication de plusieurs objets et leur séparation d'une distance arbitraire, pour ensuite mesurer les objets intriqués à un emplacement d'une façon très spécifique.

Ce n'est que lorsque l'objet séparé est aussi comparé avec le résultat, communiqué à l'aide de méthodes classiques, que la téléportation est réalisée.

Le résultat final n'est pas le transfert d'un objet solide, mais plutôt d'un état quantique très spécifique. Mesurer l'objet original implique sa destruction, signifiant que l'état a effectivement bondi d'un emplacement à un autre.

Or, la contreportation est une forme quantique de communication contrefactuelle résultant sur le transfert d'information quantique, à l'instar de la téléportation.

Vers la construction d'un trou de ver en laboratoire

Afin de l'accomplir, il serait possible d'utiliser un type particulier de trou de ver, représentant la connexion entre les objets intriqués.

Selon Salih, ce type de trou de ver local pourrait faire office d'intermédiaire par le biais duquel la contreportation survient.

Si l'on évoque souvent les trous noirs pour parler des trous de ver, il peut aussi s'agir de phénomène intriqué à plus petite échelle.

Leur existence pourrait combler les vides dans notre connaissance de la nature fondamentale de la matière.

Pour le physicien, « le but dans le futur proche est de construire physiquement un tel trou de ver en laboratoire, pour ensuite l'utiliser comme bac d'essai pour différentes théories physiques rivales, y compris celles de la gravité quantique ».

Son espoir est de fournir un accès à distance aux trous de vers locaux pour les physiciens, les passionnés ou les enthousiastes afin de leur permettre d'explorer les questions fondamentales sur l'univers et notamment l'existence de dimensions supérieures ou la véritable nature de l'espace-temps



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