Des scientifiques d’Oxford ont trouvé un moyen de connecter deux ordinateurs quantiques distincts afin qu’ils puissent travailler ensemble comme un seul. Ils y sont parvenus en utilisant ce qu’on appelle la téléportation quantique.
Mais il ne s’agit pas du type de téléportation que l’on voit dans les films de science-fiction: rien ne bouge physiquement. Au lieu de cela, les informations sont transférées instantanément d’un endroit à un autre sans réellement voyager dans l’espace.
Les ordinateurs quantiques sont extrêmement puissants, mais ils ont besoin de millions de qubits pour résoudre de gros problèmes. Le problème est qu’il est quasiment impossible de réunir des millions de qubits dans une seule machine. Au lieu de fabriquer un seul ordinateur quantique géant, les chercheurs ont trouvé comment relier plusieurs ordinateurs quantiques plus petits entre eux, comme s’ils reliaient de minuscules pièces de puzzle pour créer un système plus grand et plus puissant.
Les scientifiques ont déjà téléporté des informations quantiques, mais c’est la première fois qu’ils téléportent des portes logiques, les éléments de base d’un programme informatique. Cela signifie que les ordinateurs quantiques reliés entre eux peuvent désormais travailler ensemble pour exécuter des programmes complexes, comme une seule machine quantique plus grande.
Ils ont connecté deux processeurs quantiques distincts à l’aide d’une « interface réseau photonique » spéciale, les faisant fonctionner ensemble comme un seul ordinateur quantique entièrement connecté.
La téléportation quantique a déjà été réalisée, mais cette étude est la première à téléporter des « portes logiques », qui sont les éléments de base des algorithmes quantiques, à travers un réseau.
Cela pourrait conduire à un futur « Internet quantique », où des processeurs quantiques distants formeraient un réseau ultra-sécurisé pour la communication et le calcul.
Le chercheur principal Dougal Main a expliqué que, contrairement aux expériences de téléportation précédentes, leur méthode permet à des systèmes quantiques distincts d’interagir. En concevant soigneusement ces interactions, ils ont créé des portes quantiques logiques entre les qubits de différents ordinateurs quantiques, les reliant efficacement entre eux comme un seul système.
Pour tester leur méthode, l’équipe a utilisé l’algorithme de recherche de Grover, qui peut trouver des éléments dans de grands ensembles de données non organisés beaucoup plus rapidement qu’un ordinateur ordinaire. Le succès de cette expérience montre comment la liaison de plusieurs dispositifs quantiques peut conduire à des ordinateurs quantiques puissants et évolutifs, capables de résoudre des problèmes complexes en quelques heures, ce qui prendrait des années aux superordinateurs actuels. ( Étude )
Ce n’est pas votre téléportation de science-fiction, mais c’est magique
Les scientifiques ont prouvé pour la première fois que la téléportation était possible en 1993. Une équipe d’IBM a écrit un article expliquant comment ils pouvaient téléporter un état quantique (et non un objet physique).
Cinq ans plus tard, des chercheurs de Californie et du Royaume-Uni ont réussi à téléporter un photon (une minuscule particule de lumière) à travers un câble spécial.
La téléportation, comme les voitures volantes et les voyages dans le temps, ressemble à de la science-fiction, mais les scientifiques pensent que les améliorations de l’informatique quantique pourraient la rendre réelle.
Jusqu’à présent, la plupart des expériences de téléportation ont utilisé des photons. Mais en 2020, des scientifiques ont découvert qu’il était également possible de téléporter des électrons. Les électrons pourraient être plus adaptés à la téléportation, car ils peuvent conserver leur état quantique plus longtemps.
L’informatique quantique est basée sur l’étrange science de l’intrication quantique, qui n’a rien à voir avec notre expérience quotidienne de la mécanique newtonienne, comme les masses, les forces et leurs effets associés.
Au lieu d’envoyer physiquement des qubits d’un ordinateur à un autre, ils ont utilisé la téléportation quantique pour transférer instantanément des informations quantiques. Cela est possible grâce à un phénomène appelé intrication quantique, dans lequel deux particules (les qubits) sont mystérieusement liées, quelle que soit la distance qui les sépare.
Les scientifiques intriquent deux qubits (de minuscules particules quantiques). Les qubits intriqués sont comme une paire magique : si vous en changez un, l’autre change instantanément, quelle que soit la distance qui les sépare. Cela signifie qu’ils restent connectés, même si l’un est sur Terre et l’autre sur la Lune.
Ils ont utilisé la lumière (photons) pour transférer des informations quantiques entre ordinateurs. Cette opération agit comme un pont, permettant à des processeurs quantiques distincts de « communiquer » entre eux.
L’équipe n’a pas simplement téléporté des qubits individuels ; elle a également téléporté des portes logiques (les opérations de base d’un ordinateur quantique). Cela a permis aux différents ordinateurs quantiques de traiter les données ensemble comme s’ils faisaient partie du même système.
Intrication quantique : lorsque deux particules, comme une paire de photons, restent corrélées même lorsqu’elles sont séparées par de grandes distances, cela leur permet de partager des informations sans avoir à se déplacer physiquement.
Téléportation quantique : Transfert d’informations quantiques sur de longues distances presque instantanément, en utilisant l’intrication.
Des scientifiques veulent téléporter un humain : cette avancée pourrait-elle rendre cela possible ?
Il n’est pas encore possible de déplacer un être humain entier d’un endroit à un autre, comme dans les films de science-fiction.
Le corps humain est composé d’environ 10^27 atomes, et chaque atome est constitué de particules encore plus petites, comme des électrons, des protons et des neutrons. Ces minuscules parties ont également leurs propres parties encore plus petites, comme des quarks et des muons, chacune dotée d’un état quantique unique.
Pour téléporter une personne, il faudrait calculer un nombre inimaginable d’états quantiques et les reconstruire parfaitement dans un nouvel endroit.
Par le passé, les auteurs de science-fiction pensaient que la téléportation consistait à briser la matière, à l’envoyer quelque part et à la reconstituer. Mais l’intrication quantique montre que la téléportation ne consiste pas à déplacer de la matière physique, mais à transférer des informations qui décrivent un état quantique, selon le physicien Paul Davies.
Si nous pouvons surmonter le défi de la puissance de traitement (un objectif que de meilleurs ordinateurs quantiques pourraient nous aider à relever), la téléportation d’un humain pourrait-elle être aussi simple que de scanner son corps et d’envoyer les données sous forme de pièce jointe à un e-mail ?
Cependant, une règle de physique (le principe d’incertitude) stipule que nous ne pouvons pas connaître à la fois la vitesse et la position d’une particule. Cela signifie que, quelle que soit la précision avec laquelle nous analysons chaque particule de votre corps, la copie ne sera jamais parfaite à 100 %.
Même si nous parvenons à relever tous ces défis, nous devons nous poser une question philosophique : les atomes de votre corps et tous leurs états quantiques constituent-ils l’être que vous considérez comme vous ?
Le physicien expérimental et théoricien John Clauser, qui, avec ses collègues, a remporté le prix Nobel de physique 2022 pour leurs travaux sur l’intrication quantique, a un point de vue sur cette question qui pourrait vous faire réfléchir.
« Imaginez qu’on vous dise que si vous entrez dans cette boîte, chaque atome de votre corps sera désassemblé, ce qui le détruira totalement et vous tuera », explique Clauser.
« De plus, on vous dit aussi qu’après, une réplique de vous commencera à se promener… prenant le contrôle de votre vie telle que vous la connaissiez autrefois… entreriez-vous dans cette boîte ? »
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