Les bases #2

Voici quelques propriétés quantiques intéressantes.

Intrication (quantum entanglement)
L’intrication quantique apparait quand plusieurs particules créées par une seule et même source, ou qui ont interagit de façon particulière, partage un état quantique commun.
Cela veut dire que leur état ne peut plus être décomposé en 2 états quantiques indépendants. Ils ne forment plus qu’un seul système.
Par exemple 2 particules créées avec des spins opposés (+1/-1, somme nulle) à partir d’une même source. Si une des 2 particules est mesurée dans un état particulier (même éloignée de l’autre), alors la deuxième perd en même temps son état quantique et est observée avec l’état opposé. Comme si elle « savait » que sa particule intriquée avait été mesurée. Et cela, sans échange d’information. Sur une longue distance, cela suppose une forme de communication plus rapide que celle de la lumière, ce que n’a pas accepté Einstein (viole la théorie de la Relativité). C’est le Paradoxe EPR (lire l’article Wikipedia).
Plusieurs hypothèses ont été émises. Einstein préférait une explication déterministe « tout se joue au moment de l’intrication, avant la mesure », alors que Bohr était convaincu que l’état superposé restait aléatoire jusqu’à la mesure. C’est lors de leurs nombreuses discussions sur ce sujet que Einstein a dit cette fameuse phrase : « Dieu ne joue pas aux dés ». Bohr a répondu « Mais qui êtes-vous, Albert Einstein, pour dire à Dieu ce qu’il doit faire ? » (Einstein-0, Bohr-1).

Discussion entre Bohr & Einstein en 1925 (ils n’ont pas l’air d’en venir aux mains)

Si j’ai bien tout compris (ce qui n’est pas garanti), les conclusions sont :

  1. Oui, les particules forment bien un seul système indissociable (non-localité du système).
  2. Non, ça ne viole pas la relativité (vitesse de l’information < c) car pour s’apercevoir d’une cohérence entre les mesures de particules éloignées, il faudrait pouvoir les comparer avec un échange d’information classique, respectueux de la relativité. (personnellement je trouve l’argument un peu bizarre mais je n’ai pas la moustache d’Einstein, ni les sourcils de Bohr).

Non-clonage
Il est démontré qu’il est impossible de cloner un qubit et de s’en servir indépendamment de l’original. On peut l’expliquer simplement sans dérouler la démonstration mathématique [7][8].
La copie d’un qubit exige leur intrication (par exemple, via une porte CNOT). Dans ce cas, la mesure de l’un ferait perdre à l’autre son état de superposition quantique (voir paragraphe précédent). Donc, on peut copier un qubit, mais à condition de ne pas interagir avec l’un des 2 qubits (le modifier ou le lire). (en gros, pas de fork( ) 😉 )

Cette contrainte va poser des problèmes dans les algorithmes de correction d’erreurs. Il aurait été tellement plus facile de cloner n fois un qubit pour s’assurer que sur les n qubits, au moins la majorité conserve leurs propriétés quantiques (et ainsi écarter les qubits défaillants). Mais non. Nice try.

Dolly, une brebis pas quantique pour 2 sous (photo The Roslin Institute)

Page mise à jour le 27/01/2019.