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La Chine à la pointe de la physique quantique ?

Avancées autrichiennes et coopérations avec la Chine.

Pan Jianwei (la photo date de 2005) est le représentant le plus connu en occident de la recherche quantique chinoise. Il est intervenu récemment à Vienne au colloque Schrödinger sur le thème « D’Einstein aux théories quantiques et à leurs vérifications par l’espace ».

En septembre 2016, il avait donné une conférence l’Institut de Science et Technologie de l’Université de Hong Kong qui reliait l’ancienne philosophie chinoise aux technologies de l’information. Son titre : « Quantum Leap : From Chinese Legend to Philosophy, to Information quantum technologies secret world量子飞跃----从神话传说到哲学到现代信息 量子通訊的絕密世界. Le grand bond en avant des technologies quantiques : Des légendes à la philosophie et aux secrets des technologies de l’information quantique ».


*

Le 23 août 2019, l’Université de Vienne à laquelle est connecté Pan Jianwei publiait dans la revue scientifique américaine Physical Review Letters un communiqué qui faisait état de sa coopération avec l’Académie des sciences et techniques chinoise et signalait qu’elle avait réussi à « téléporter les dimensions complexes des états quantiques ».

Contrairement à ce que le terme laisse entendre, il ne s’agit pas de « transporter » de la manière ou de l’énergie, mais de transférer l’état aléatoire ou « dimensions complexes » d’une particule subatomique d’un système vers un autre en mettant à profit la particularité de la physique subatomique appelée « intrication quantique » par laquelle deux particules ou deux groupes de particules forment un ensemble dont les éléments dépendent les uns des autres quelle que soit la distance qui les sépare.

Les principales applications d’une telle avancée seraient la vitesse et la capacité de calcul des ordinateurs quantiques, dont la puissance serait bien supérieure à ceux des ordinateurs traditionnels, au point d’être capables de casser les codes de cryptage classiques. Une autre perspective d’avenir mais encore du domaine de la prospective – fiction serait la mise au point future d’un « internet quantique » utilisant les propriétés d’intrication des particules subatomiques.

Évincés de cette recherche jugée sensible aux États-Unis, les scientifiques chinois sont, non seulement grâce à leurs investissements et leurs recherches propres, mais également par le truchement de leur coopération avec l’équipe du Professeur Anton Zeilinger à Vienne, restés directement connectés avec l’un des cœurs de la recherche mondiale quantique.

Le 24 juillet dernier Pan Jianwei a donné une conférence à Vienne au « colloque Erwin Schrödinger » [3] à l’invitation conjointe de l’Université de Vienne et de l’Académie des Sciences autrichienne. Le titre de son intervention était tout un programme : « D’Einstein aux théories quantiques et à leurs vérifications par l’espace ».

Pas si vite.

La mise au point d’ordinateurs quantiques à forte capacité et à grande vitesse qui au demeurant ne seront pas « grand public » butte sur des inconnues scientifiques liées à l’instabilité de la cohérence quantique.


*

Pour autant, le domaine qui déconcerte les physiciens les plus brillants reste encore loin des applications pratiques. La mise au point d’ordinateurs quantiques par exemple est encore dans les limbes. Le principal obstacle est en effet que les particules subatomiques ne conservent leur « état quantique » que quelques centièmes de seconde. Et les questions essentielles sur les raisons de leur comportement aléatoire et la faible durée de leur cohérence quantique restent pour l’instant sans réponse.

Les recherches sur ce sujet sont rassemblées sous le nom de « théorie de la décohérence » introduite par le physicien allemande Hans Dieter Zeh (1932 – 2018) professeur de physique à l’université de Heidelberg. Ces travaux visent à démontrer la continuité entre le comportement des particules subatomiques et le monde macroscopique.

Notes :

[3Erwin Schrödinger (1887 - 1961) est un physicien autrichien père avec de nombreux autres physiciens - dont Max Planck, Heisenberg, Einstein ou Niels Bohr - de la mécanique quantique et prix Nobel de physique. Émigré en Angleterre en 1933 pour fuir le nazisme, mais frappé par des accusations de bigamie, il revient en Autriche en 1934 et finit par s’installer en 1940 en Irlande où il participe à la création de l’Institut d’études avancées de Dublin.

Il y restera 17 ans au poste de Directeur de l’Institut de Physique théorique. Il est resté célèbre pour l’expérience imaginaire et provocatrice du chat de « Schrödinger » par laquelle il expliquait l’état aléatoire des particules subatomiques cœur de la physique quantique.

Enfermé dans une boîte avec une source radioactive pouvant déclencher - ou pas - en fonction de la position des particules subatomiques un flacon de gaz mortel, un chat, symbole du monde macroscopique soumis aux aléas des « états » quantiques, est lui-même dans une situation incertaine entre la mort et la vie tant que l’observation directe n’a pas levé l’ambiguïté. Là se situe d’ailleurs la difficulté de l’expérience scientifique puisque l’observation directe sélectionne un et un seul état parmi l’ensemble des « états aléatoires ».


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