par Amy Wallace | 0 min | 16 octobre 2017

Action à distance

Une fumée rougeâtre roule au milieu du désert de Gobi. À 1 h 40 du matin, dans la nuit épaisse de ce 16 août 2016, le lanceur Longue-Marche 2D quitte les lumières de la base de Jiuquan en y lais­­sant un énorme nuage. Bien­­tôt, on ne distingue plus dans le ciel chinois qu’une colonne de feu à l’ar­­rière de la fusée, comme une allu­­mette renver­­sée. Le satel­­lite Mozi dispa­­raît dans l’obs­­cu­­rité.

Décol­­lage de la fusée Longue-Marche 2D
Crédits : STR/ AFP

Dix mois s’écoulent sans nouvelle. Puis, en juin 2017, l’en­­gin produit une nouvelle défla­­gra­­tion, média­­tique celle-là. En orbite autour de la Terre, il vient de procé­­der à une « télé­­por­­ta­­tion quan­­tique », annonce un groupe de cher­­cheurs chinois. Autre­­ment dit, un photon présent à bord a disparu pour appa­­raître 1 200 kilo­­mètres plus bas. Un bond d’au­­tant plus énorme pour cette parti­­cule de l’in­­fi­­ni­­ment petit qu’il a été effec­­tué sans passer par aucun lieu inter­­­mé­­diaire. L’ap­­pa­­reil présent à bord n’a rien à voir avec le large cocon de métal dont se sert l’ac­­teur Jeff Gold­­blum dans La Mouche, pour passer d’un endroit à l’autre. Elle n’a pas non plus les consé­quences drama­­tiques du film de David Cronen­­berg sorti en 1986 : son person­­nage, Seth Brundle, devient peu à peu l’in­­secte entré dans la machine en passa­­ger clan­­des­­tin. Les effets extra­­or­­di­­naires de la télé­­por­­ta­­tion de Star Trek ne sont pas davan­­tage expé­­ri­­men­­tés par les Chinois. La télé­­por­­ta­­tion quan­­tique, a rapi­­de­­ment prévenu un aréo­­page de scien­­ti­­fiques dans les médias, est diffé­­rente de la télé­­por­­ta­­tion fantas­­tique. Alors qu’es­­pé­­rer de ce petit dispo­­si­­tif trans­­for­­mant un laser bleu en deux fais­­ceaux rouges par le prisme d’un cris­­tal ? « À ce jour, nos pouvons seule­­ment télé­­por­­ter des photons et des atomes », indique le physi­­cien améri­­cain Michio Kaku. « Cepen­­dant, dans les années à venir, nous espé­­rons pouvoir télé­­por­­ter des molé­­cules. Après ça, qui sait ? Peut-être même de l’ADN, peut-être des molé­­cules orga­­niques. » On envoie bien des fusées dans l’es­­pace.

Apprendre la physique quan­­tique
Crédits : Story­­board

L’ex­­pé­­rience chinoise et celles qui l’ont précé­­dée remettent en cause l’idée commu­­né­­ment admise en physique que les objets ne peuvent se dépla­­cer que de proche en proche. Or, il ne s’agit pas seule­­ment d’objets. « À priori, on pour­­rait télé­­por­­ter un corps humain si on arrive à intriquer suffi­­sam­­ment de parti­­cules », admet le physi­­cien suisse Nico­­las Gisin, auteur d’un livre sur le sujet, L’Im­­pen­­sable hasard : Non-loca­­lité, télé­­por­­ta­­tion et autres merveilles quan­­tiques. Intriquer, donc. L’idée peut paraître aussi nébu­­leuse que la base de Jiuquan la nuit du 16 août 2016, mais elle renvoie en fait à une idée simple : une corré­­la­­tion, ni plus ni moins. Avant d’être envoyé en orbite à bord du satel­­lite Mozi, un photon a été mis en contact avec un autre afin qu’il possède les mêmes proprié­­tés, c’est-à-dire qu’il réagisse de la même manière. Car ainsi va la vie amou­­reuse de ces « bosons ». Ils s’as­­semblent puis se ressemblent peu importe la distance qui les sépare ensuite. Ce degré de compli­­cité ne fonc­­tionne toute­­fois pas sur le thème de l’ex­­clu­­si­­vité. Au contraire, un ménage à trois permet de subli­­mer l’idylle. « En agis­­sant avec l’un des deux intriqués, un troi­­sième photon va être détruit et se retrou­­ver de l’autre côté », décrit Nico­­las Gisin. « On utilise donc l’in­­tri­­ca­­tion comme un canal de télé­­por­­ta­­tion. » Cela fonc­­tionne même à 1 200 kilo­­mètres d’al­­ti­­tude, depuis un loin­­tain satel­­lite. Une « étrange action à distance », disait Albert Einstein.

Deux écoles

La photo de classe la plus brillante au monde a proba­­ble­­ment été prise en noir et blanc, à Bruxelles. Dix-sept prix Nobel posent sur cet instan­­tané de 1927 au milieu duquel trône en majesté Albert Einstein. À la droite du physi­­cien alle­­mand, au milieu de toutes ces mous­­taches, est assise la seule femme invi­­tée, Marie Curie. Fondé en 1911 par le mécène belge Alfred Solvay, le congrès qui porte son nom réunit à inter­­­valles irré­­gu­­liers les meilleurs scien­­ti­­fiques du monde. En 1927, sa cinquième édition est consa­­crée aux élec­­trons et aux photons. Ce débat de géants sur l’échelle micro­s­co­­pique de la matière est élec­­trique. Einstein entend prou­­ver que les physi­­ciens proba­­bi­­listes qui proposent un nouvel outillage pour obser­­ver les parti­­cules élémen­­taires sont dans l’er­­reur. Leur méca­­nique quan­­tique se fonde d’après lui sur des lacunes sinon du vide. Aux avant-postes de cette remise en cause du cadre de la physique clas­­sique figure l’école de Copen­­hague. Les cher­­cheurs danois et leurs alliés étran­­gers soutiennent notam­­ment que, dans le monde discret des atomes, l’ob­­ser­­va­­tion modi­­fie par elle-même l’objet étudié.

Heureu­­se­­ment, aucun chat n’a en réalité servi de cobaye.

« Dieu ne joue pas aux dés », cingle Einstein, bien décidé à atomi­­ser ses contra­­dic­­teurs. « Qui êtes-vous Albert Einstein pour dire à Dieu ce qu’il doit faire ? » rétorque l’école de Copen­­hague par la voix du Nobel danois de 1922, Niels Bohr. Lors de leurs retrou­­vailles, en 1930, dans la capi­­tale belge, ce dernier soumet la théo­­rie de l’in­­tri­­ca­­tion à l’ex­­per­­tise de ses pairs. Sitôt mesu­­rée, la pola­­ri­­sa­­tion d’un photon se trans­­met à un second, pense-t-il. Tout à son hypo­­thèse déter­­mi­­niste, Einstein croit au contraire que si deux parti­­cules affectent une corré­­la­­tion, c’est que leur pola­­ri­­sa­­tion était iden­­tique avant examen. Faute de pouvoir invoquer Dieu, Albert Einstein profite de l’ap­­pui du physi­­cien autri­­chien Erwin Shrö­­din­­ger. Au fil de leur corres­­pon­­dance, les deux scien­­ti­­fiques partagent leurs désac­­cords quant aux idées émises du côté de Copen­­hague. En 1935, le second imagine une expé­­rience à même d’en poin­­ter les manques. Un chat se trouve enfermé dans une boite au sein de laquelle un atome radio­ac­­tif a une chance sur deux de se désin­­té­­grer. Le cas échéant, un poison sera libéré et tuera l’ani­­mal. Mais comment le savoir sans ouvrir ce qui pour­­rait in fine être son cercueil ? La physique quan­­tique, lorsqu’elle est en peine de voir avec préci­­sion, émet des hypo­­thèses. Dans ce cas, elle dirait donc que le chat est pour moitié mort et pour moitié vivant. C’est « ridi­­cule », moque Shrö­­din­­ger. Heureu­­se­­ment, aucun chat n’a en réalité servi de cobaye. Pendant près de 30 ans, l’école d’Ein­­stein et celle de Bohr se sont battues à coups de concepts, sans mettre un péril la vie d’un animal. En 1964, John Stuart Bell prend le parti des Danois. Dans un article publié par la revue Physics, ce physi­­cien nord-irlan­­dais prétend que la mesure d’un photon à un endroit donné peut avoir une inci­­dence ailleurs. Dans les années 1970, plusieurs expé­­riences démontrent la vali­­dité de son « théo­­rème ». À l’uni­­ver­­sité d’Or­­say, le Français Alain Aspect prouve que la physique quan­­tique est ancrée dans le réel au début des années 1980. Il écrira plus tard la préface du livre de Nico­­las Gisin. En 1988, deux ans après la sortie de La Mouche au cinéma, Gisin rejoint le groupe de physique appliquée de l’uni­­ver­­sité de Genève, sa ville natale. Passée une décen­­nie, il y parti­­cipe à une expé­­rience qui confirme celle d’Alain Aspect. Avec son compa­­triote Antoine Suarez, il la répète dans des condi­­tions diffé­­rentes en 2001, prou­­vant défi­­ni­­ti­­ve­­ment qu’Ein­­stein se trom­­pait en pensant qu’une infor­­ma­­tion ne peut pas être commu­­niquée plus vite que la lumière. Enfin, en 2003, Gisin fait paraître un article sur la « télé­­por­­ta­­tion de longue-distance de qubits », du nom d’une unité de stockage d’in­­for­­ma­­tion quan­­tique. Le mot télé­­por­­ta­­tion est lâché.

Nico­­las Gisin
Crédits : qtec.cn

La brèche

Ainsi, la nature défie-t-elle le sens commun. Entre deux points distants de milliers de kilo­­mètres, une commu­­ni­­ca­­tion est possible. « La matière et l’éner­­gie ne peuvent pas être télé­­por­­tés », précise Gisin, « mais les états quan­­tiques, oui. » Dans le satel­­lite Mozi, c’est la struc­­ture du troi­­sième photon qui a disparu, lais­­sant « une sorte de pâte à mode­­ler informe » d’après les mots du physi­­cien suisse. Plus bas, au labo­­ra­­toire de l’équipe chinoise, une matière présente « sous forme de pous­­sière » a acquis ladite struc­­ture. Par quelle magie les photons sont-ils connec­­tés ? Si l’his­­toire de la science a donné tort à Einstein au sujet de la physique quan­­tique, sa théo­­rie de la rela­­ti­­vité four­­nit une expli­­ca­­tion plau­­sible. En 2013, les physi­­ciens améri­­cains Leonard Suss­­kind et Juan Malda­­cena lui empruntent le terme de « trou de ver », censé justi­­fier les défor­­ma­­tions consta­­tées dans l’es­­pace-temps. Ils récon­­ci­­lient déter­­mi­­nistes et proba­­bi­­listes en suppo­­sant que l’in­­tri­­ca­­tion est rendue possible par l’exis­­tence de ces espèces de ponts dont les mieux obser­­vés seraient les trous noirs. Mais les Étasu­­niens ajoutent que le dispo­­si­­tif ne peut pas être traversé. « Les trous noirs pour­­raient offrir un moyen de voya­­ger plus vite que la lumière », juge pour sa part le physi­­cien de Stan­­ford, Frank Heile. « Mais selon la théo­­rie de la rela­­ti­­vité, ils sont très instables et dispa­­raissent rapi­­de­­ment. » En mai 2017, ses confrères de l’uni­­ver­­sité du Kansas, Daniel Rolles et Artem Rudenke, parviennent à en créer un micro­s­co­­pique en labo­­ra­­toire. Mais il explose en une frac­­tion de seconde. En plus d’être hasar­­deuse, la tech­­nique néces­­si­­te­­rait « plus d’éner­­gie que celle produite par le Soleil », tempère Heile. Crédits : Popu­­lar Mecha­­nics Le même écueil existe concer­­nant la télé­­por­­ta­­tion quan­­tique telle qu’elle est opérée actuel­­le­­ment. Les cris­­taux ou les atomes intriqués ne l’ont pour l’heure été qu’en partie. Par leur taille, ils sont trop compliqués à corré­­ler entiè­­re­­ment. Et ce n’est rien à côté du corps humain. Il comporte « des milliards et des milliards d’atomes », explique Nico­­las Gisin. « Nous pour­­rions nous télé­­por­­ter à condi­­tion d’in­­triquer tout ça, mais nous ne savons pas comment faire. » Au reste, un phéno­­mène de « déco­­hé­­rence » est constaté avec les objets massifs. Plus ils sont gros, plus la diffi­­culté à les intriquer augmente. À suppo­­ser que l’éner­­gie suffi­­sante soit rassem­­blée, le trans­­fert pren­­drait énor­­mé­­ment de temps. Or, à l’en­­tame de la télé­­por­­ta­­tion, les premiers atomes envoyés dispa­­raî­­traient du point d’en­­voi pour être ache­­mi­­nés au lieu d’ar­­ri­­vée. Privé d’eux, le corps mour­­rait proba­­ble­­ment avant la fin d’un proces­­sus par consé­quent impos­­sible à termi­­ner. Sauf à trou­­ver une solu­­tion pour le réali­­ser de façon simul­­ta­­née. Gourou de l’im­­mor­­ta­­lité d’or­­di­­naire si prophé­­tique, le bio-tech­­no­­lo­­giste améri­­cain Craig Venter recon­­naît que « nous ne pouvons pas vous envoyer ». Mais c’est pour mieux ajou­­ter dans la foulée que « nous pouvons envoyer votre code géné­­tique ». Dans son livre paru en 2013, Light at the speed of light, le scien­­ti­­fique de 71 ans parle de « télé­­por­­ta­­tion biolo­­gique ». Une fois séquencé, l’ADN « peut être envoyé sous forme de 1 et de 0 via un ordi­­na­­teur », plaide-t-il. Plutôt que d’être télé­­por­­tée, la personne aurait de la sorte un clone bâti par recons­­ti­­tu­­tion du génome. Reste que scan­­ner l’ADN ne veut pas dire savoir le compo­­ser à nouveau. Et les inso­­lubles ques­­tions éthiques que posent la méthode relèvent plus d’un débat sur le clonage que sur la télé­­por­­ta­­tion. Celle-ci n’est pas non plus sans soule­­ver des inter­­­ro­­ga­­tions. L’être de l’autre côté du trou noir sera-t-il vrai­­ment le même que l’in­­tré­­pide voya­­geur qui voulait dépas­­ser la vitesse de la lumière ? Sera-t-il même vivant ? On a autant de mal à le savoir que Shrö­­din­­ger avec son chat.


Couver­­ture : Rick se télé­­porte. (Adult Swim/Ulyces.co)
 
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