Téléportation - Réalité : Au-delà de la science-fiction

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

Pour les héros de films de science-fiction, la téléportation est chose courante. Une simple pression sur un bouton - et ils se dissolvent dans l'air, de sorte qu'en quelques secondes ils se retrouvent à des centaines et des milliers de kilomètres: dans un autre pays ou même sur une autre planète.

Un tel mouvement est-il vraiment possible, ou la téléportation restera-t-elle à jamais un rêve d'écrivains et de scénaristes ? Y a-t-il des recherches en cours dans ce domaine - et sommes-nous même un peu plus proches de la mise en œuvre de la technologie si familière aux héros de films d'action fantastiques ?

La réponse courte à cette question est oui, des expérimentations sont en cours, et très activement. De plus, les scientifiques publient régulièrement des articles dans des revues scientifiques sur des expériences réussies de téléportation quantique - à des distances de plus en plus grandes.

Et bien que de nombreux physiciens célèbres doutent que nous puissions un jour téléporter des personnes, certains experts sont beaucoup plus optimistes et assurent que les téléportations deviendront une réalité dans quelques décennies.

« Mensonges, rumeurs et histoires »

Tout d'abord, clarifions de quoi nous parlons exactement. Par téléportation, nous entendons le mouvement instantané d'objets à n'importe quelle distance, idéalement plus rapide que la vitesse de la lumière.

Le mot lui-même a été inventé en 1931 par le publiciste américain Charles Fort, qui aimait faire des recherches sur le paranormal. Par analogie avec « télévision », dérivé du grec τῆλε (« loin ») et du latin vidéo (« voir »), dans son livre « Les volcans du ciel », il a inventé un terme pour décrire les mouvements inexplicables des objets dans l'espace (Latin porto signifie "porter")…

Dans ce livre, j'examine principalement les preuves qu'il existe une sorte de force de transfert, que j'appelle téléportation. Je serai accusé d'avoir reconstitué des mensonges, des rumeurs, des fables, des canulars et des superstitions. D'une certaine manière, je pense que oui Et dans un sens, non. Je ne fais que fournir des données », écrit Fort.

Il existe en effet de nombreux mythes sur de tels mouvements - par exemple, la légende répandue sur l'expérience de Philadelphie de 1943, au cours de laquelle le destroyer américain Eldridge aurait été téléporté à 320 km.

Cependant, dans la pratique, toutes ces histoires s'avèrent n'être que des spéculations de théoriciens du complot, selon lesquels les autorités cachent au grand public toute preuve de cas de téléportation en tant que secret militaire.

En fait, c'est le contraire qui est vrai: toutes les réalisations dans ce domaine sont largement discutées dans la communauté scientifique. Par exemple, il y a tout juste une semaine, des scientifiques américains ont parlé d'une nouvelle expérience réussie de téléportation quantique.

Passons des légendes urbaines et de la littérature fantastique à la science rigoureuse.

Du point A au point B…

L'histoire de la téléportation réelle et non fictive a commencé en 1993, lorsque le physicien américain Charles Bennett a mathématiquement - en utilisant des formules - prouvé la possibilité théorique de déplacements quantiques instantanés.

Bien sûr, il s'agissait de calculs purement théoriques: des équations abstraites qui n'ont aucune application pratique. Cependant, de la même manière - mathématiquement -, par exemple, des trous noirs, des ondes gravitationnelles et d'autres phénomènes ont déjà été découverts, dont l'existence a été confirmée expérimentalement bien plus tard.

Ainsi, les calculs de Bennett sont devenus une véritable sensation. Les scientifiques ont commencé à mener activement des recherches dans cette direction - et la première expérience réussie de téléportation quantique a été réalisée en quelques années.

Il faut souligner ici que nous parlons de téléportation quantique, et ce n'est pas exactement la même chose que nous avons l'habitude de voir dans les films de science-fiction. D'un endroit à un autre, ce n'est pas l'objet matériel lui-même (par exemple, un photon ou un atome - après tout, tout est constitué d'atomes) qui est transmis, mais des informations sur son état quantique. Cependant, en théorie, cela suffit pour "restaurer" l'objet d'origine dans un nouvel emplacement, après en avoir reçu une copie exacte. De plus, de telles expériences sont déjà menées avec succès dans les laboratoires - mais nous en parlerons plus en détail ci-dessous.

Dans le monde auquel nous sommes habitués, cette technologie est la plus facile à comparer avec un copieur ou un fax: vous envoyez non pas le document lui-même, mais des informations le concernant sous forme électronique - mais par conséquent, le destinataire en a une copie exacte. Avec la différence essentielle que dans le cas de la téléportation, l'objet matériel envoyé lui-même est détruit, c'est-à-dire qu'il disparaît - et qu'il n'en reste qu'une copie.

Essayons de comprendre comment cela se produit.

Dieu joue-t-il aux dés ?

Avez-vous entendu parler du chat de Schrödinger - celui qui se trouve dans la boîte ni vivant ni mort ? Cette métaphore originale a été inventée par le physicien autrichien Erwin Schrödinger pour décrire la mystérieuse propriété des particules élémentaires - la superposition. Le fait est que les particules quantiques peuvent être simultanément dans plusieurs états à la fois, que dans le monde nous avons l'habitude de s'exclure complètement. Par exemple, un électron ne tourne pas autour du noyau d'un atome, comme on le croyait, mais se situe simultanément en tous les points de l'orbite (avec des probabilités différentes).

Jusqu'à ce que nous ayons ouvert la boîte du chat, c'est-à-dire que nous n'avons pas mesuré les caractéristiques de la particule (dans notre exemple, nous n'avons pas déterminé l'emplacement exact de l'électron), le chat assis là n'est pas seulement vivant ou mort - il est à la fois vivant et mort à la fois. Mais lorsque la boîte est ouverte, c'est-à-dire que la mesure est faite, la particule est dans l'un des états possibles - et elle ne change plus. Notre chat est vivant ou mort.

Si à ce stade vous avez complètement cessé de comprendre quoi que ce soit, ne vous inquiétez pas, personne ne comprend cela. La nature de la mécanique quantique n'a pas été expliquée par les physiciens les plus brillants du monde depuis de nombreuses décennies.

Le phénomène d'intrication quantique est utilisé pour la téléportation. C'est alors que deux particules élémentaires ont la même origine et sont dans un état interdépendant - en d'autres termes, il existe un lien inexplicable entre elles. De ce fait, les particules enchevêtrées peuvent « communiquer » les unes avec les autres, même à une très grande distance les unes des autres. Et une fois que vous connaissez l'état d'une particule, vous pouvez prédire l'état d'une autre avec une certitude absolue.

Imaginez que vous ayez deux dés qui totalisent toujours sept. Vous les avez secoués dans un verre et jeté un os derrière votre dos et l'autre devant vous et l'avez couvert avec votre paume. En levant la main, vous avez vu que vous avez lancé, disons, un six - et maintenant vous pouvez affirmer avec confiance que le deuxième os, derrière votre dos, est tombé d'un côté. Après tout, la somme de deux nombres doit être égale à sept.

Cela semble incroyable, n'est-ce pas ? Avec les dés auxquels nous sommes habitués, un tel nombre ne fonctionnera pas, mais les particules intriquées se comportent exactement de cette façon - et seulement de cette façon, bien que la nature de ce phénomène défie également toute explication.

"C'est le phénomène le plus incroyable de la mécanique quantique, c'est même impossible à comprendre", déclare Walter Levin, professeur au MIT, l'un des physiciens les plus respectés au monde. Tout ce que nous pouvons dire, c'est qu'apparemment, c'est ainsi que fonctionne notre monde."

Cependant, cela ne signifie pas du tout que ce phénomène mystérieux ne peut pas être utilisé dans la pratique - après tout, il est confirmé à plusieurs reprises par des formules et des expériences.

Téléportation pratique

Des expériences pratiques sur la téléportation ont commencé il y a environ 10 ans aux îles Canaries sous la direction du physicien autrichien, professeur à l'Université de Vienne Anton Zeilinger.

Dans un laboratoire de l'île de Palma, des scientifiques créent une paire de photons intriqués (A et B), puis l'un d'eux est envoyé à l'aide d'un faisceau laser vers un autre laboratoire situé sur l'île voisine de Tenerife, à 144 km. De plus, les deux particules sont dans un état de superposition - c'est-à-dire que nous n'avons pas encore "ouvert la boîte du chat".

Ensuite, le troisième photon (C) est connecté au boîtier - celui qui doit être téléporté - et ils le font interagir avec l'une des particules intriquées. Ensuite, les physiciens mesurent les paramètres de cette interaction (A + C) et transmettent la valeur résultante à un laboratoire de Tenerife, où se trouve le deuxième photon intriqué (B).

La connexion inexplicable entre A et B permettra de transformer B en une copie exacte de la particule C (A + C-B) - comme si elle se déplaçait instantanément d'une île à une autre sans traverser l'océan. C'est-à-dire qu'elle s'est téléportée.

"Nous extrayons en quelque sorte les informations que l'original porte - et créons un nouvel original ailleurs", explique Zeilinger, qui a déjà téléporté des milliers et des milliers de particules élémentaires de cette manière.

Cela signifie-t-il qu'à l'avenir, les scientifiques pourront téléporter n'importe quel objet et même des personnes de cette manière - après tout, nous sommes également composés de telles particules ?

En théorie, c'est tout à fait possible. Il vous suffit de créer un nombre suffisant de paires enchevêtrées et de les transporter à différents endroits, en les plaçant dans des "cabines de téléportation" - disons, à Londres et à Moscou. Vous entrez dans la troisième cabine, qui fonctionne comme un scanner: l'ordinateur analyse l'état quantique de vos particules, les compare à celles enchevêtrées, et envoie cette information à une autre ville. Et là, le processus inverse a lieu - et votre copie exacte est recréée à partir des particules enchevêtrées.

« Problèmes fondamentaux résolus »

En pratique, les choses sont un peu plus compliquées. Le fait est qu'il y a environ 7 octillions d'atomes dans notre corps (après sept, il y a 27 zéros, c'est-à-dire sept milliards de milliards de milliards) - c'est plus que des étoiles dans la partie observable de l'Univers.

Et après tout, il est nécessaire d'analyser et de décrire non seulement chaque particule individuelle, mais également toutes les connexions entre elles - après tout, dans un nouvel endroit, elles doivent être collectées dans un ordre idéalement correct.

Il est presque impossible de collecter et de transmettre une telle quantité d'informations - du moins, au niveau actuel de développement technologique. On ne sait pas quand des ordinateurs capables de traiter de tels volumes de données apparaîtront. Désormais, en tout cas, des travaux sont en cours pour augmenter la distance entre les laboratoires, et non le nombre de particules téléportables.

C'est pourquoi de nombreux scientifiques pensent que le rêve de la téléportation humaine est difficilement réalisable. Bien que, par exemple, professeur au New York City College et vulgarisateur scientifique bien connu, Michio Kaku soit convaincu que la téléportation deviendra une réalité d'ici la fin du 21e siècle - et peut-être même 50 ans plus tard. Sans nommer de dates précises, d'autres experts sont généralement d'accord avec lui.

"Il s'agit d'améliorer la technologie, d'améliorer la qualité. Mais je dirais que les problèmes fondamentaux ont été résolus - et qu'il n'y a plus de limite à la perfection", déclare Eugene Polzik, professeur à l'Institut Niels Bohr de l'Université de Copenhague.

Cependant, de nombreuses autres questions se posent en cours de route. Par exemple, la « copie de moi » obtenue à la suite d'une telle téléportation sera-t-elle le vrai moi ? Pensera-t-elle de la même manière, aura-t-elle les mêmes souvenirs ? Après tout, comme mentionné précédemment, l'original de l'article envoyé est détruit à la suite de l'analyse quantique.

"Pour la téléportation quantique, la destruction de l'objet téléportable dans le processus est absolument nécessaire et inévitable", confirme Edward Farhi, qui a dirigé le Center for Theoretical Physics au MIT de 2004 à 2016 et travaille maintenant chez Google. se transformer en un tas de neutrons, de protons et d'électrons. Vous n'auriez pas l'air à votre meilleur."

D'autre part, d'un point de vue purement matérialiste, nous ne sommes pas déterminés par les particules qui nous composent, mais par leur état - et cette information, disent les scientifiques, est transmise avec une extrême précision.

J'aimerais croire qu'il en est ainsi. Et que le rêve de l'humanité sur la téléportation ne deviendra pas réalité dans le célèbre film d'horreur, où le personnage principal n'a pas remarqué comment une mouche a accidentellement volé dans sa cabine de téléportation…