Téléportation

Lumières suisses sur la téléportation

Une particule qui téléporte sa structure à plus de 100'000 fois la vitesse de la lumière, cela n'existe en principe pas dans notre univers. C'est pourtant le résultat auquel est parvenu une équipe de l'Université de Genève. Pour la gloire de la science, mais aussi pour faire progresser... la sécurité informatique.
L'histoire existe - sous des formes différentes - dans bien des contes: un souverain envoie deux chevaliers en mission en des confins opposés de son royaume. A chacun, il remet un médaillon magique. Que l'un des chevaliers trépasse, son médaillon virera au noir. Et aussitôt, celui de son compagnon prendra la même teinte.

De la magie ? Aujourd'hui, on dirait plutôt de la téléportation quantique, domaine de recherche dans lequel le professeur Nicolas Gisin et son équipe du Groupe de physique appliquée (section optique) de l'Université de Genève se sont taillé depuis quelques années une réputation planétaire.

En 2003, ils ont réussi la première téléportation à longue distance de la structure d'un photon (particule de lumière). Et aujourd'hui, Nature, une des revues scientifiques les mieux cotées au monde, publie les résultats de leurs travaux sur la nature du canal par lequel passe cette téléportation. Travaux qui donnent notamment tort à... Albert Einstein.

Mystère
On s'en doute, les choses ne sont pas aussi simples que dans la légende des chevaliers. Dans la réalité, le médaillon récepteur ne serait au départ qu'une masse informe de métal. Et après transmission de la mauvaise nouvelle, c'est l'émetteur qui se trouverait réduit à ce triste état.

Ce qui se déplace dans la téléportation quantique, ce n'est pas la matière (on est encore très loin du «Téléportation, Scotty !» de Star Trek), mais uniquement sa structure. Il faut donc bien un photon à chaque extrémité du canal - une simple fibre optique en l'occurrence – pour que les caractéristiques de l'un soient transmises à l'autre. Avec pour conséquence la déstructuration du premier et la structuration du second.

Et cela va très vite. En mesurant le phénomène en continu pendant 24 heures sur les 18 kilomètres séparant deux de leurs labos, Nicolas Gisin et ses collègues sont arrivés à la conclusion que l'information doit voyager à plus de 100'000 fois la vitesse de la lumière ! Théoriquement impossible.

A moins que l'information ne voyage pas. «En fait, c'est un processus qui se déroule simultanément à deux endroits, même s'ils sont très éloignés», explique le physicien, pour qui les 18 kilomètres de l'expérience actuelle sont une simple limite technologique. Car en théorie, cela pourrait marcher avec deux photons situés aux confins opposés de la galaxie.

«C'est ce que l'on nomme la non-localité quantique, poursuit Nicolas Gisin. Et c'est très difficile à comprendre, parce qu'il faut imaginer que cette information se propage ailleurs que dans notre espace. Je ne peux pas vous dire où, cela reste un mystère. C'est pour cela que nous disons que ces corrélations semblent surgir de l'extérieur de l'espace-temps».

Difficile à imaginer en effet. Einstein en tous les cas n'y croyait pas. Il avait baptisé ces corrélations «actions fantômes». Mais le père de la relativité était également convaincu que rien ne peut circuler plus vite que la lumière. Or si l'information circule vraiment d'un photon à l'autre, elle ne tient aucun compte de cette limitation.

La nature n'a décidément pas fini d'étonner et de fasciner les scientifiques...

Message secret et super-ordinateur
«Fascination» est d'ailleurs le premier mot qui vient à Nicolas Gisin quand on lui demande à qui servent ses travaux. «Nous arrivons à un moment de l'histoire des sciences - et des idées - où l'on découvre cette non-localité quantique, où on peut même l'exploiter, en parler dans les médias, c'est absolument passionnant et stimulant pour la curiosité scientifique», s'enthousiasme le physicien.

Plus prosaïquement, il se réjouit aussi des perspectives qu'ouvrent ses travaux dans le domaine de la sécurité informatique. «La cryptographie quantique utilise les mêmes technologies que nous. C'est la sécurité au niveau du hardware, et non plus seulement du logiciel», explique Nicolas Gisin.

Une sécurité qui semble absolue: même si l'on ne sait pas encore comment l'information passe d'un photon à l'autre, le fait est qu'entre son départ et son arrivée, elle n'a existé nulle part ailleurs dans l'espace ni dans le temps. C'est le message secret par excellence: impossible à intercepter. Et même s'il pouvait l'être, les photons ont ceci de particulier qu'on ne peut pas les «regarder» sans leur en laisser la trace.

Et ces évolutions ne sont peut-être rien en regard de la véritable révolution que prédisent certains avec l'arrivée - encore hypothétique - de l'ordinateur quantique. Ici, les bits d'information (rebaptisés «qubits») seraient stockés sur des photons, dont on utiliserait la faculté de pouvoir se trouver dans plusieurs états à la fois pour atteindre des puissances de calcul proprement inimaginables.

Mais ceci est une autre histoire...

swissinfo, Marc-André Miserez

http://www.swissinfo.ch:80/fre/a_la_une/Lumieres_suisses_sur_la_teleportation.html?siteSect=105&sid=9510491&cKey=1218707109000&ty=st

La téléportation sera-t-elle un jour possible ?
HISTOIRES DE SAVOIR - La chronique de Jean-Luc Nothias du 3 novembre.

La physique est une science qui offre aujourd'hui les concepts les plus fous et les plus excitants. La téléportation en fait partie. Et elle a d'ailleurs déjà été, à moitié, réalisée. Pourtant, bien des dictionnaires ignorent encore ce mot. Au contraire, par exemple, du mot «télépathie» - cette faculté (ou ce sentiment) de pouvoir communiquer directement de cerveau à cerveau ou de lire dans l'esprit des gens. Des «pouvoirs» fort utilisés dans les œuvres de science-fiction.

La téléportation, outil indispensable de nombreux livres et films, consiste à abolir les distances. On est ici, et une fraction de seconde plus tard, on est là-bas, à des centaines ou des milliers de kilomètres. Elle peut se faire via l'utilisation d'appareils sophistiqués ou par la seule puissance de l'esprit. «Scotty ! Téléportation !» est l'une des phrases cultes du Capitaine Spok et de son équipage dans la série Star Trek. L'appareil à téléporter du vaisseau Enterprise «déconstruit» atome par atome la personne à téléporter, puis la réassemble à son point d'arrivée. Tout cela dans le temps d'un clignement d'œil. Donc bien plus vite que la vitesse de la lumière.

Ce n'est en fait pas si mal vu. Car la réalité est en passe de rattraper la fiction. Pour bien le comprendre, il faut effectuer une plongée au cœur de la matière et aller aussi loin que possible dans l'infiniment petit. Bien au-delà des atomes. C'est comme si les «gros» constituants des atomes, que l'on a déjà du mal à voir, étaient des planètes et que l'on veuille voir ce qu'il se passe à leur surface. Dans un monde appelé quantique que l'on a un mal fou à décrire. C'est que les règles qui régissent le ballet planétaire (le ballet des atomes) ne sont pas du tout les mêmes que celles qui régissent, par exemple, le déplacement des humains à la surface de la Terre.

Contrairement à la physique atomique qui peut être décrite avec des mots concrets qui nous parlent, la physique quantique fait appel à notre imagination. Dans ce monde subatomique, les «objets» d'étude sont à la fois des particules et des ondes. De plus, c'est un monde probabiliste. Pour compliquer encore le travail des chercheurs, il est admis comme principe que l'on ne peut pas à la fois connaître la position et la vitesse d'une particule. Le simple fait de l'observer va modifier son comportement.


Applications prometteuses

Un courant de la physique quantique va plus loin. Pour les tenants de cette théorie, le monde quantique existe sous toutes ses formes probables. Et c'est lorsque l'on va l'observer qu'il va prendre une forme ou l'autre. Une théorie que ne satisfaisait pas Einstein. Ce sont des expériences sur des particules jumelles qui vont fissurer les certitudes issues des théories de la relativité. Et même remettre en cause le dogme de la vitesse de la lumière comme ultime barrière.

Il s'agit de créer deux parti­cules jumelles à partir d'une particule mère. On a pu constater que cette paire de jumeaux était irrémédiablement liée (le mot exact est «intriquée»), quel que soit leur éloignement. Ce lien est tellement fort que quand l'état de l'une des particules est modifié, celui de sa jumelle l'est également, instantanément, et même si elles sont séparées par plus de cent kilomètres. Cette expérience a été réalisée plusieurs fois, par plusieurs équipes, sur des distances de plus en plus grandes. Il y a bien eu téléportation, non vraiment de matière, mais bien d'état de la matière et ce bien plus vite que la vitesse de la lumière.

Ce nouveau champ de recherche est encore balbutiant. Mais ses applications sont d'ores et déjà prometteuses. Tout d'abord dans le domaine de la transmission d'informations sensibles. Car cette technique offre non seulement le moyen de transmettre des messages cryptés, mais elle garantit que si le message est intercepté, cela se saura. Car le fait de l'intercepter va le modifier. On peut donc tout de suite savoir si l'on est sur «table d'écoute». La cryptographie quantique a manifestement de beaux jours devant elle.

Il y a aussi des espoirs du côté de l'informatique. On pense déjà à des ordinateurs quantiques, aux vitesses de travail et aux puissances de calcul surmultipliées. Car si un ordinateur classique aligne des 0 et des 1, l'ordinateur quantique pourrait jongler avec ces 0, ces 1 et un troisième état.

Enfin, cette physique quantique pourrait peut-être apporter un peu d'eau au moulin des astrophysiciens qui travaillent sur les trous noirs et surtout sur ces «trous de vers» qui seraient des passages, des raccourcis, entre les quatre coins de l'univers. Vertige de la science…

http://www.lefigaro.fr/sciences/2008/12/03/01008-20081203ARTFIG00466-la-teleportation-sera-t-elle-un-jour-possible-.php

Pour les physiciens du Joint Quantum Institut de l’université du Maryland, la téléportation ne relève plus du domaine de la science-fiction. Ces chercheurs sont en effet parvenus à téléporter un état quantique entre deux atomes séparés par une distance d’un mètre. Cette expérience avait déjà été réalisée à l’échelle macroscopique entre des photons, mais c’est la première fois qu’elle réussi entre deux atomes.

La téléportation s’appuie sur le phénomène de l’intrication quantique qui intervient uniquement à l’échelle atomique et subatomique. Lorsque deux particules sont placées dans un état intriqué, leurs propriétés physiques sont inextricablement liées, et ce, quelle que soit la distance qui les sépare. Ainsi, tout changement d’état de l’une affectera l’autre.

Les physiciens du Joint Quantum Institut se sont servi de ce phénomène pour téléporter de l’information quantique entre deux ions d’ytterbium, piégés dans deux cavités séparées de 1 mètre. Ainsi, après avoir intriqué les deux ions, ils ont pu téléporter un quantum bit d’information du premier atome vers le deuxième.

Le travail fourni par les chercheurs constitue à ce jour une nouvelle percée dans le domaine de la téléportation quantique de l’information. Ces recherches ouvrent la voie à une forme innovante de technologie qui devrait révolutionner le domaine des télécommunications dans les années à venir, et permettre, entre autre la mise en place d’un internet quantique.

Brève proposée par A. Lerouxel

http://www.spectrosciences.com/spip.php?breve700

Internet par téléportation quantique


Des scientifiques chinois ont réussi une téléportation quantique sur une distance de 16 km, ce qui est un record. Ces recherches sont importantes car elles nous rapprochent de nouveaux modes de télécommunications.
La téléportation quantique

Contrairement à ce que les films de science-fiction laissent entendre, la téléportation ne consiste pas à déplacer de la matière. Ce phénomène tel qu’il est entendu par les scientifiques actuellement consiste à transférer l’état quantique d’un objet sur un autre. Les premières expériences portèrent sur deux rayons de lumière, le premier transférant son état quantique sur le second. Les recherches ont ensuite permis un mouvement similaire entre deux atomes.

Concrètement, pour qu’il y ait téléportation quantique, un groupe de particules (comme des photons ou ions) placé dans un état intriqué est partagé aux deux bouts de la communication. L’expéditeur de l’information prend l’objet dont l’état quantique doit être envoyé et procède à une mesure commune avec le groupe de particules. Il envoie les résultats de cette mesure au destinataire qui utilise cette information pour réaliser une série d’opérations sur le groupe de particule afin de reproduire l’état quantique de l’objet de l’expéditeur. C’est pour cela que la téléportation quantique est aussi appelée téléportation assistée par intrication.
Des progrès prometteurs

Les dernières téléportations quantiques ont eu lieu sur quelques centaines de mètres en utilisant une fibre optique comme support pour l’envoi des photons. Les recherches chinoises rompent avec ce protocole de test pour utiliser canal parfaitement vide de 16 km de long. Cela signifie que les seuls délais sont liés aux transports du photon qui va assurer la téléportation de l’état quantique et qui sont en principe équivalent à la vitesse de la lumière, le reste des opérations étant en théorie instantané.

Ces résultats, publiés dans la revue Nature Photonics le 16 mai dernier, sont un pas de plus vers une application pratique de cette science naissante qu’est l’informatique quantique et qui promet de meilleures méthodes de chiffrement et des communications rapides.