Un pas de plus vers la téléportation

Des chercheurs ont réussi la téléportation quantique d'un photon, particule de lumière, dans un cristal distant de 25 kilomètres. Fascinant !

Se téléporter quasi instantanément d'un endroit à un autre à la manière des héros de la série Star Trek, vous en avez rêvé ? Un photon l'a fait, ou presque... Dans un laboratoire de l'Unige, l'université de Genève, des chercheurs emmenés par le professeur Nicolas Gisin sont parvenus à téléporter l'état quantique d'un photon - c'est-à-dire la structure ultime de cette particule de lumière - dans un cristal distant de 25 kilomètres. Vous froncez déjà les sourcils ? Pensez à un canard en pâte à modeler. "La matière, c'est la pâte à modeler. La structure ou l'état, c'est le fait que cette pâte à modeler a la forme d'un canard", explique Nicolas Gisin. Imaginez maintenant que vous avez deux morceaux de pâte à modeler qui proviennent du même pot mais qui se trouvent à distance l'un de l'autre : le premier a une forme de canard, le second est informe. Si l'expérience réussit, à la fin, le premier morceau aura perdu sa forme tandis que le second sera devenu canard. "Il aura acquis la copie de la structure canard de l'original", précise le scientifique.

Lier au-delà de l'espace

Concrètement, dans l'expérience des chercheurs de l'Unige (qui vient de faire l'objet d'une publication dans la revue spécialiséeNature Photonics), il n'est pas question de pâte à modeler mais bien de deux photons provenant de la même source. Appelons-les Tic et Tac. Tic est propulsé dans une fibre optique tandis que son frère jumeau Tac est placé dans un cristal. Tic, dans sa course, est percuté par Paf, un troisième photon. Tous deux sont détruits par le choc. Mais, aussi étrange que cela puisse paraître, la marque de Paf se retrouve chez Tac, dans son cristal, alors même que Tac et Paf ne se sont jamais rencontrés. En clair, c'est comme si, en touchant Tic, Paf avait touché Tac. Dit autrement, la structure du photon Tic, impacté par Paf, se retrouve 25 kilomètres plus loin, dans le cristal où a été placé Tac. Le tout sans jamais être passé par un lieu intermédiaire. Elle s'est donc téléportée.

Mais, au fait, pourquoi faut-il que la pâte à modeler provienne du même pot ? Pourquoi, dans cette histoire, précise-t-on que Tic et Tac viennent de la même source, que ce sont des jumeaux ? C'est justement là que se trouve la clé de la téléportation quantique ! Car, dans le monde de l'infiniment petit, celui des atomes et des photons, régi par la physique quantique, il existe des objets qui, même s'ils se trouvent éloignés les uns des autres, forment un tout. "On dit qu'ils sont intriqués, explique Nicolas Gisin. De sorte que si l'un tressaille, l'autre aussi." Cela semble magique, mais, en réalité, ce n'est absolument pas la première fois qu'une telle expérience de téléportation quantique d'un photon réussit. Il y a dix ans, l'équipe de Nicolas Gisin était déjà parvenue à une téléportation sur une distance de 6 kilomètres.

Réseau de communication futuriste

"Désormais, la distance est de 25 kilomètres, mais ce n'est pas d'accroître la distance qui a été le plus difficile. L'originalité de notre nouvelle expérience réside dans le fait que la structure ne passe plus d'un photon à un autre photon, mais d'un photon à un cristal où un photon a été placé, et donc de la lumière à la matière", explique le scientifique. Or, ce cristal-là, même s'il ressemble à un vulgaire bout de verre d'un centimètre de long, n'est pas un cristal comme un autre. "C'est une mémoire quantique, c'est-à-dire qu'il est capable de garder la structure acquise à l'issue de l'expérience pendant un certain temps, alors que les photons, eux, filent comme la lumière." Et, pour saisir la mesure du pas qui vient d'être franchi, il faut se pencher un instant sur l'application qui pourrait être faite de ces recherches.

L'idée, c'est que, dans cette structure qui peut disparaître d'un endroit pour réapparaître à un autre, on pourrait très bien glisser des informations confidentielles. "Si on met un message secret dans la structure qu'on téléporte, il disparaît de chez l'émetteur et réapparaît chez le récepteur sans être passé par un lieu intermédiaire, c'est-à-dire sans donner la possibilité à qui que ce soit de l'intercepter, affirme Nicolas Gisin. Maintenant, si l'on imagine non plus une téléportation mais tout un réseau de communication quantique, sorte d'Internet futuriste, il faudra pouvoir synchroniser les différentes communications." Et c'est là que le cristal, cette fameuse mémoire quantique, intervient. "Elle permettra de dire à un photon attends, tu arrives trop tôt, à l'autre va chez madame Tartempion, pas chez sa voisine, etc.", lance le chercheur enthousiaste. Bien sûr, tout cela n'est pas pour demain, mais quand même...