Un Exposé Amusant sur la Téléportation

J'ai eu l'occasion de faire un exposé sur la téléportation quantique et sur d'autres sujets un peu bizarres, au club de science-fiction de Rehovot le 31 janvier. On m'avait demandé d'écrire la première partie de mon exposé dans laquelle je définissais la "téléportation" ainsi que les difficultés réelles posées par celle-ci. Je ne dis pas que cet exposé représente tout ce qu'il y a à dire sur le sujet, mais plutôt quelques réflexions personnelles. Mon véritable centre d'intérêt réside dans la recherche fondamentale en physique quantique et en dehors de ce domaine je suis aussi ignorant qu'un autre.

Pour commencer, demandons-nous ce que l'on entend par "téléportation". Après tout, si quelqu'un venait nous annoncer "Regarde, j'y suis finalement arrivé! J'ai découvert comment téléporter...", nous aimerions pouvoir déterminer si nous sommes au moins en train de parler le même langage. Bon, comme j'ai vu Star Trek ®, je pense pouvoir tenter une définition:

La Téléportation est une sorte de transport "incorporel" instantané.
Holà, une seconde, je ne peux pas avaler çà! La théorie de la relativité d'Einstein - et plusieurs décennies de confirmations expérimentales l'ont conforté - dit que la vitesse la plus élevée est celle de la lumière. Si l'on considère ce fait comme faisant partie de notre cadre scientifique, nous allons aussitôt devoir faire un changement dans notre définition:
La Téléportation est une sorte de transport "incorporel".
(Pour le moment du moins.)

Bon, cela est un peu mieux mais je suis resté plutôt vague en ce qui concerne le terme "incorporel". Peut-être pourrais-je laisser le schèma suivant exprimer ce qu'il pourrais vouloir dire:

Quand j'y pense, en réflichissant un peu plus longuement sur cette définition je m'aperçois que nous avons déjà de nombreux exemples de téléportation autour de nous chaque jour:

Bon, est-ce que cela compte comme de la "téléportation"? Ce sont en fait des procédés de reproduction. Ils laissent le son, l'image, ce-que-vous-voulez derrière eux et envoient une copie à travers l'espace sous une forme "incorporelle". Mmmm, devons nous croire cela? Dans notre série télé favorite, ils ne laissent pas d'exemplaire derrière. Et bien, peut-être que c'est en fait ce qu'ils font. Ils ont une sorte de machine qui mesure les positions, les vitesses et les types d'atomes qui composent un individu et qui ensuite envoie ces informations (disons par ondes électromagnétiques) à l'endroit où le corps est reconstitué par une autre machine. Bon, à la télévision ils semblent avoir appris à recréer une personne à partir de l'information envoyée sans apparement avoir une machine pour la recevoir. (Mais, une chose à la fois s'il vous plait!).

Et l'original? Et bien, peut-être que la machine qui mesure tous ces atomes doit découper l'individu en morceaux pour ce faire. Je pense que cela serait comme une photocopieuse avec un flash réglé trop chaud (et qui vaporise donc l'original). Cela ne serait pas, bien entendu, une nécessité absolue. Dès que quelqu'un aura mis au point un procédé de reproduction plus "tendre", celui-ci pourra laisser l'original derrière. Le voudrait-il seulement? Est-ce que l'âme serait également reproduite? Est-ce que la copie aurait à payer les impôts que payerait déjà l'original dans le cas où il serait encore là? Je ne pense pas être en mesure de répondre à chaque question pressante.

Bien sûr, si nous devions un jour apprendre à le faire, nous pourrions du coup découvrir de nouveaux domaines de recherche comme par exemple la "religion expérimentale". Qui sait?

Mais de quelle quantité d'information parlons-nous? Et bien, sachez que le projet relatif à l'être humain de l'Institut National Américain de la Santé nécessite à peu près 10 Gigaoctets (environ 10^11=100.000.000.000 "bits" - ou réponses de type "oui/non"- c'est-à-dire environ 10 CD-ROMs) pour donner des détails, au millimètre près dans les trois dimensions, d'un être humain. Si nous décidons d'omettre de distinguer les types d'atomes et de ne pas mesurer leurs vitesses respectives, et si on se cantonne à une résolution d'une longueur d'un atome dans chaque direction, cela représente à peu près 10^32 bits (un 1 suivi de trente deux zéros). Cela représente tellement d'information que même avec les meilleures fibres optiques que l'on puisse concevoir, il faudrait plusieurs centaines de millions de siècles pour tout transmettre. On a plus vite fait d'y aller en marchant! Et si nous enregistrions toute cette information sur CD-ROMs, ceux-ci tiendraient dans un cube de presque 1000 kilomètres de côté! Est-ce suffisant comme explication?

Hé, mais vous êtes tous entrain de me dire "Et qu'en est-il du principe d'incertitude? Pouvons nous réellement mesurer les choses avec autant de précision?". Et bien, la théorie quantique dit que la précision avec laquelle on peut mesurer la position et la vitesse de toute particule est limitée par la simple formule: 

                             incertitude de vitesse
  Incertitude de position x ------------------------
                              vitesse de la lumière

                      un millionième du rayon d'un atome d'hydrogène
                 >   ------------------------------------------------
                       masse de la particule / masse de l'hydrogène
Si l'on veut donc mesurer chaque atome avec une précision égale à une taille atomique typique, l'incertitude quant à la vitesse sera d'environ 300 mètres par seconde (si, mettons, la particule a la même masse que l'hydrogène).

Cela a l'air rapide, mais ce n'est pas si mal que ça. Le mouvement de nos atomes dû au fait que nous sommes à température ambiante est au moins trois fois plus important. En d'autres termes, le principe d'incertitude ne semble pas trop restreindre la précision avec laquelle nous pouvons mesurer ces atomes.

Bien sûr, ce n'est pas tout. Qu'en est-il de "l'état quantique" de ces atomes? Est-ce que les niveaux d'énergie respectifs importent beaucoup? Est-ce que les réactions chimiques ont besoin de ces informations pour fonctionner une fois que l'on a réassemblé les atomes pour former une personne? Et bien, ma meilleure réponse est non! Tout comme celles de plusieurs autres scientifiques à qui j'en ai parlé. Mais, cela est loin d'être une réponse ferme et définitive. Ce qui me laisse penser que le détail précis des états quantiques n'est pas important lorsque l'on veut reproduire une personne pour en faire un réplique à partir de l'information partielle, c'est que des gens vont quotidiennement dans les hôpitaux pour faire des scanners NMR (résonnance magnétique nucléaire) et ESR (résonnance secondaire électronique). Ces procédures altèrent les états quantiques d'un très grand nombre d'atomes et de noyaux des personnes scannées, et cela ne trouble pas leur appétit (cela en fait encore des humains pour moi). Donc, là non plus "l'état quantique" de nos atomes et molécules ne semble pas gouverner la méthode de reproduction pour la téléportation.

En revanche la quantité d'information impliquée est hallucinante! Peut-être, pourrions-nous commencer par quelque chose de plus petit...

Texte original du Dr. Samuel L. Baunstein
Conférencier à l'Ecole d'Ingénierie Electronique et de Systèmes Informatiques,
Université de Wales, Bangor, UK.
et
Humboldt Fellow à l'Abteilung QuantenPhysik,
Universität Ulm, Ulm, Allemagne.

Version originale disponible sur internet http://www.cs.york.ac.uk/~schmuel/tport.html.

Traduit de l'anglais par Thierry Bricman (e-mail)

Samuel L. Braunstein, schmuel at cs.york.ac.uk

Vos commentaires, s'il vous plait.

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