Laurent tourelle
L’inversion du temps dans les ordinateurs quantiques : des implications fascinantes
Ne vous inquiétez pas, l’inversion du temps dans les ordinateurs quantiques ne conduira probablement pas à une machine à remonter le temps. Toutefois, elle pourrait rendre les ordinateurs quantiques plus précis à l’avenir. Le temps, qui s’écoule sans fin, nous semble souvent insuffisant.
Certains le considèrent comme une illusion, tandis que d’autres le comparent à une flèche qui file à toute vitesse. Mais en physique, la flèche du temps demeure un véritable casse-tête : pourquoi le temps a-t-il une direction spécifique ? Et est-il possible de l’inverser ?
Une étude publiée dans la revue Scientific Reports aborde cette question en détail. Une équipe internationale de chercheurs a mis au point un programme permettant de « retourner le temps » à l’intérieur d’un ordinateur quantique, une avancée qui pourrait avoir d’énormes implications pour notre compréhension de l’informatique quantique. Cependant, cette opération de retournement du temps est si complexe qu’il est extrêmement peu probable qu’elle puisse se produire spontanément dans la nature.
La mécanique quantique et l’inversion du temps : une expérience de pensée
D’un point de vue théorique, les lois de la physique ne nous interdisent pas de faire avancer ou reculer le temps. Dans certains systèmes quantiques, il est même possible de créer une opération de renversement du temps. Dans cette expérience, l’équipe a conçu un scénario réaliste basé sur l’évolution d’un système quantique, régie par l’équation de Schrödinger, qui nous aide à prédire la probabilité qu’une particule se trouve dans une certaine région.
Une autre loi essentielle de la mécanique quantique, le principe d’incertitude de Heisenberg, nous rappelle que nous ne pouvons pas connaître simultanément la position et l’impulsion d’une particule, car tout dans l’univers se comporte à la fois comme une particule et une onde.
L’expérience de pensée : inverser le temps d’une particule
Les chercheurs ont cherché à savoir s’ils pouvaient faire en sorte que le temps d’une particule s’inverse spontanément, ne serait-ce que pendant une fraction de seconde. Pour ce faire, ils ont utilisé l’exemple d’une queue de billard brisant un triangle de boules, les envoyant dans toutes les directions – une métaphore de la deuxième loi de la thermodynamique, qui stipule qu’un système isolé passe de l’ordre au chaos, mais pourrait théoriquement revenir à l’ordre.
L’objectif était de vérifier si un tel renversement du temps pouvait se produire spontanément, tant dans la nature que dans un environnement contrôlé en laboratoire.
L’électron localisé et la probabilité du renversement du temps
L’expérience a débuté avec un électron localisé, c’est-à-dire dont la position était relativement connue dans une petite région de l’espace. Cependant, selon les principes de la mécanique quantique, il est impossible de connaître précisément la position et la vitesse d’une particule en même temps.
L’idée était donc d’augmenter les chances que l’électron se trouve dans une région donnée au fil du temps, jusqu’à ce qu’il se disperse dans un espace plus large. Les chercheurs ont ensuite suggéré une opération de renversement du temps pour ramener l’électron à sa position initiale. Pour tester cette idée, ils ont appliqué des calculs mathématiques pour estimer la probabilité d’un tel renversement en fonction des fluctuations aléatoires.
Les simulations sur ordinateur quantique : un pas vers l’avenir
Bien que le renversement du temps soit extrêmement improbable dans la nature, les chercheurs ont pu simuler cette idée dans un ordinateur quantique. Ils ont utilisé un modèle d’électron localisé pour effectuer une opération de renversement du temps, visant à ramener l’électron à son état initial.
Les résultats ont montré que plus la simulation était complexe, plus elle devenait difficile à réaliser avec précision. Dans une simulation à deux qubits, le renversement du temps a fonctionné dans 85 % des cas, mais avec trois qubits, les chances ont chuté à 50 %, et des erreurs sont apparues. Bien que cela ne mène pas à la création d’une véritable machine à remonter le temps, ces découvertes pourraient améliorer la précision des ordinateurs quantiques à l’avenir.
