Dans des articles originaux précédents de l’ISF, nous avons discuté d’expériences qui ont testé la téléportation de qubits via un micro-vortex traversable, ainsi que la téléportation d’énergie en utilisant la corrélation spatiale intrinsèque (enchevêtrement quantique) de la densité d’énergie du vide. Dans chaque cas, et en fait dans toutes les expériences de téléportation quantique, les systèmes « émetteur » et « récepteur » doivent d’abord échanger des informations, et cet échange d’informations doit nécessairement se faire par un canal classique (c’est-à-dire à la vitesse de la lumière ou à une vitesse inférieure). Cela signifie que si la téléportation quantique est une méthode astucieuse permettant de tirer parti de la forte corrélation spatiale qui n’existe que dans les systèmes quantiques pour transférer un état informationnel ou de l’énergie d’un système à un autre avec une fidélité totale, il ne s’agit pas du type de téléportation auquel nous pensons généralement, dans lequel quelque chose est instantanément transféré d’un endroit à un autre ou reconstitué d’un endroit à un autre sans aucun transit intermédiaire. Le fait que le récepteur ait besoin d’informations qui ne peuvent être envoyées que par un canal de communication classique signifie que le transfert ne se produira jamais à une vitesse supérieure à celle de la lumière (et ne violera donc pas la causalité ou la relativité de la simultanéité)
Entendiendo las Teorías de Microvórtices y Agujeros de Gusano
Malgré les problèmes associés aux voyages plus rapides que la lumière et à la perturbation de l’intégrité structurelle et de la nature même de la causalité, il existe des mécanismes permettant un transit superluminal efficace, tels qu’une géométrie de trou de ver traversable de l’espace-temps (un pont d’Einstein-Rosen), qui constitue une forme de téléportation efficace. En effet, entrer d’un côté d’un pont d’Einstein-Rosen et en sortir de l’autre constituerait une translocation quasi-instantanée. Puisque cette géométrie de l’espace-temps à connexions multiples est autorisée dans le cadre de la relativité générale, il est possible – voire nécessaire dans le cadre de la physique unifiée/gravité quantique – que les trous de ver existent, rendant ainsi la téléportation possible. Cependant, pourquoi la téléportation quantique nécessite-t-elle un signal classique – un échange physique d’informations à la vitesse de la lumière ou à une vitesse inférieure – si elle s’effectue par l’intermédiaire d’un micro-vortex traversable, comme le suggère l’expérience de l’ordinateur quantique Sycamore de Google ? Après une analyse plus approfondie, il apparaît que certaines considérations importantes suggèrent que l’expérience n’a pas réellement démontré la téléportation gravitationnelle à travers un microtrou de ver. Les raisons en sont détaillées, mais en résumé : il a été suggéré que la fonction spécifiant l’évolution de l’état du système de qubits, qui a été fortement « affinée » par une procédure d’apprentissage automatique, ne présentait pas les caractéristiques clés attendues d’une téléportation gravitationnelle via un vortex traversable. Une critique complète est détaillée dans le rapport intitulé Comment on ‘Traversable wormhole dynamics on a quantum processor‘ [1].
Ainsi, même lorsque des indications fortes d’interaction gravitationnelle émergent dans une expérience de téléportation de qubits, comme dans l’expérience de l’ordinateur quantique Sycamore de Google, des défis importants subsistent pour démontrer de manière concluante l’implication de la physique gravitationnelle quantique. En effet, les expériences de gravitation quantique en laboratoire [2] ne sont pas aisées, mais malgré les difficultés, les physiciens progressent dans leurs projets pour les prochaines expériences de téléportation gravitationnelle. Le prochain grand défi de la gravité quantique : une téléportation complète où un système sera reconstitué d’un endroit à un autre sans échange intermédiaire d’informations. Il s’agit d’une téléportation au sens propre du terme qui, en plus de clarifier par l’expérimentation directe la nature des trous de ver réels et de la gravité quantique, pourrait conduire à des percées technologiques telles que la communication « non piratable » et les ordinateurs quantiques sans échange, permettant un accès instantané aux informations de sortie sans nécessairement passer par le traitement informatique ou la transmission [3].
La Contra-Portación de Hatim Salih y sus Implicaciones
Une expérience de contre-portation démontrant la traversabilité de l’espace, à l’aide essentiellement d’un ordinateur quantique sans échange de 2 qubits, pourrait indiquer l’existence en laboratoire de trous de ver traversables.
-Hatim Salih, de Counterportation to Local Wormholes
Protocole de communication quantique contrefactuelle directe
L’expérience proposée vise à réaliser une téléportation complète sans échange d’intermédiaires physiques entre l’« expéditeur » et le « récepteur ». Si elle réussit, elle constituera la démonstration la plus solide de la physique des trous de ver traversables jamais réalisée à ce jour. Cette expérience est décrite en détail dans la revue Quantum Science and Technology [4] et repose sur un protocole conçu et rédigé par le physicien Hatim Salih [5], chercheur honoraire au laboratoire de technologie d’ingénierie quantique (QET) de l’université de Bristol et cofondateur de la start-up DotQuantum. La procédure utilise ce que l’on appelle la communication quantique contrefactuelle, ou ce que Hatim Salih appelle la « contreportation » (terme composé de « téléportation quantique contrefactuelle ») car, bien qu’elle atteigne l’objectif final de la téléportation – la translocation désincarnée quasi-instantanée – contrairement à la téléportation quantique qui nécessite l’échange spatial d’un signal physique, la contreportation le fait sans aucun support d’information détectable (en ce sens, il s’agit d’une communication contrefactuelle).
La communication contrefactuelle est antérieure à la mécanique quantique et, en fait, nous l’utilisons tout le temps pour tirer des conclusions. Par exemple, en suivant la tautologie suivante : si A se produisait, B se produirait ; B ne s’est pas produit ; donc A ne s’est pas produit, nous obtenons une déduction contrefactuelle classique claire. La communication quantique contrefactuelle, cependant, repose sur la dualité onde-particule d’un signal (un qubit porteur d’information) et est basée sur le comportement souvent contre-intuitif des systèmes quantiques tels que les électrons, les photons, les atomes ou les ions. L’un de ces états particuliers d’un système quantique est la superposition ou la fonction d’onde, basée sur la dualité onde-particule, qui peut donner l’impression qu’une particule, comme un qubit, se comporte comme si elle était délocalisée, comme un nuage dans le champ, étant partout à la fois et nulle part spécifique en même temps. L’interrogation (c’est-à-dire la mesure) de la position d’une telle fonction d’onde peut donner l’impression qu’elle s’est « effondrée » dans une position définie, ce qui est souvent décrit comme une réduction de la fonction d’onde. Du point de vue de la physique unifiée, on sait que la fonction d’onde ne s’effondre jamais vraiment, mais qu’elle se resserre – pour ainsi dire – tout en évoluant toujours de manière unitaire avec la fonction d’onde universelle (un guide d’ondes non local qui détermine les trajectoires des particules isolées localement ; voir l’interprétation de Bohm de la mécanique quantique et la théorie de l’onde pilote de de Broglie-Bohm).
Cependant, dans le cas du traitement quantique de l’information, l’objectif est de maintenir l’état de superposition des particules porteuses d’information, ou qubits, afin de tirer le meilleur parti de la fonction d’onde. Cela peut représenter un véritable défi en matière de traitement informatique de l’information, car le traitement informatique conventionnel est basé sur l’interrogation (la lecture) de l’état des bits d’information. Or, si l’on procède ainsi avec un état quantique, la fonction d’onde est réduite et ne peut plus être utilisée pour le traitement quantique de l’information. Il existe cependant une méthode pour maintenir la fonction d’onde tout en accédant à l’information contenue dans l’état de superposition des qubits, à savoir les « mesures douces », ou mesures sans interaction. Le calcul contrefactuel est un exemple de mesure sans interaction, et ce protocole a été vérifié expérimentalement [6,7,8].
Figure 1. Schéma du protocole de Salih et al. pour la communication contrefactuelle, où, pour chaque bit communiqué, il est prouvé qu’aucun photon n’a été envoyé à Bob. Les séparateurs de faisceau divisent l’amplitude de probabilité d’un photon entre les deux états propres qui correspondent au photon allant dans chaque direction ; dans le cas classique, ils divisent l’intensité du faisceau (et le champ). Comme il y a toujours interférence, lorsque Bob ne bloque pas, les ondes des deux côtés interfèrent toujours de manière destructive, de sorte que la lumière ne revient jamais à Alice. Cependant, le D3 de Bob et le D0 d’Alice détectent tous deux la lumière simultanément. De même, lorsqu’il bloque, la lumière va simultanément vers ses bloqueurs et vers le D1 d’Alice. Par conséquent, dans les deux cas, lorsque la lumière passe entre Alice et Bob, elle n’est pas contrefactuelle. La seule façon d’éviter cela est de forcer la lumière à se terminer en un seul point – de post-sélectionner, l’information ne voyageant que lorsque rien ne passe entre Alice et Bob. Seuls les photons uniques peuvent le faire. Par conséquent, le seul moyen de rendre le protocole contrefactuel est de les utiliser, ce qui rend le protocole quantique. Image et description provenant de [12] : Hance, J.R., Ladyman, J. & Rarity, J. How Quantum is Quantum Counterfactual Communication ? Found Phys 51, 12 (2021). https://doi.org/10.1007/s10701-021-00412-5.
Effet Zénon quantique enchaîné
Le fait que les qubits dans un état quantique tel que la fonction d’onde soient irréversiblement modifiés lors d’une interrogation (ou d’une mesure) offre une possibilité intéressante d’utiliser la fonction d’onde pour la cryptographie quantique, puisque toute tentative d’espionnage par un intrus dans un canal quantique entraînera une réduction des fonctions d’onde des qubits et sera immédiatement détectable [9]. Basés sur des mesures sans interaction, ou interrogation quantique, plusieurs protocoles de distribution quantique de clés (QKD) ont été développés et mis en œuvre avec succès, ouvrant la voie à un protocole de communication quantique contrefactuelle dans lequel aucun qubit porteur d’information n’est nécessaire pour transmettre physiquement des clés cryptographiques entre l’expéditeur et le destinataire. L’idée de base de la mesure sans interaction, qui est au cœur de la cryptographie et du calcul contrefactuels, repose sur l’observation expérimentale selon laquelle la présence d’un objet obstruant (agissant comme un dispositif de mesure) dans un interféromètre (qui produit et guide les ondes quantiques) détruit les interférences même si aucune particule n’est absorbée par l’objet.
Cela a pour conséquence surprenante que la présence d’un tel objet peut parfois être déduite sans que l’objet n’interagisse directement avec des particules (interrogatrices). Le protocole QKD contrefactuel utilise l’effet Zeno quantique, qui fait référence au fait que des mesures répétées d’un système quantique en évolution peuvent inhiber son évolution, le laissant dans son état initial, un effet souvent paraphrasé par l’expression « une bouilloire surveillée ne bout jamais ». En mettant en œuvre une version chaînée de l’effet Zeno quantique, les informations peuvent être directement échangées entre l’émetteur et le récepteur sans qu’aucune particule physique ne voyage entre eux, réalisant ainsi une communication contrefactuelle directe.
Contre-portation à travers un trou de ver quantique
À l’instar du protocole de téléportation de l’énergie quantique, le protocole contrefactuel de téléportation par trou de ver quantique exploite le fait que des systèmes quantiques entièrement séparés peuvent être corrélés sans jamais avoir interagi grâce à la forte corrélation spatiale intrinsèque de l’enchevêtrement dans le vide (le réseau unifié d’espace-mémoire [10,11]). Cette corrélation à distance peut ensuite être utilisée pour transporter des informations quantiques (qubits) d’un endroit à un autre sans qu’une particule n’ait à traverser physiquement l’espace intermédiaire, révélant ainsi la géométrie intégrale de l’espace-temps à connexions multiples du réseau de microtrous qui les relie.
L’expérience visant à tester le protocole contrefactuel de téléportation par trou de ver quantique (contreportation) utilisera l’électrodynamique quantique en cavité dans une installation optique. Il s’agira de démontrer que la communication a été réalisée sans que des photons détectables ne traversent le canal entre les deux parties communicantes (souvent appelées Alice et Bob), qu’aucune mesure n’est effectuée entre un état quantique initial et un état quantique final, et que c’est donc un état physique sous-jacent – un trou de ver traversable – qui a transporté l’information quantique à travers l’espace. Une telle communication sans échange ne peut s’expliquer que par la correspondance holographique ERb = EPR de Maldacena-Susskind, dans laquelle les états quantiques tels que l’intrication des qubits sont équivalents à ou une manifestation d’une connexion de trou de ver quantique à travers l’espace entre les deux systèmes. L’expérience proposée par Hatim mettra en œuvre la construction d’un circuit universel de calcul à 2 qubits sans échange, ou porte (une porte CNOT, combinée à des opérations à un qubit), pour transporter contrefactuellement un état quantique inconnu d’un ou plusieurs expéditeurs à un ou plusieurs récepteurs à travers l’espace, via un trou de ver local. Une telle expérience, si elle réussit, sera une démonstration du protocole de contre-portation de Hatim et des conjectures de correspondance holographique primaire de la gravité quantique.
La science unifiée en perspective
Le concept de calcul/communication quantique sans échange a des implications significatives pour le modèle de physique unifiée exposé par Haramein & Brown [10, 11], qui décrit une force entropique engendrée par l’enchevêtrement temporel et l’échange d’informations à travers la géométrie et les réseaux multi-connectés de l’espace-temps, plus précisément appelé le réseau unifié d’espace-mémoire. Notre travail explique le mécanisme d’ordonnancement qui sous-tend les processus dynamiques tels que l’évolution et le développement des systèmes physiques généraux dans l’univers, conduisant à l’émergence de formes vivantes de la matière, c’est-à-dire le système vivant. La même dynamique info-entropique qui sous-tend l’évolution généralisée de la matière organisée et des systèmes vivants est unifiée avec la propension de certaines formes de matière organisée dans l’univers à faire preuve d’intelligence, souvent et sans doute découlant de ou en corrélation avec l’attribut appelé conscience. Cette dynamique, comme nous l’expliquerons plus loin, est liée par un échange d’informations trans-temporel générant une résonance morphique, via les circuits de connectivité vortex intrinsèques du vide quantique, qui font partie intégrante des systèmes et processus intelligents via le réseau d’espace-mémoire.
Par exemple, en ce qui concerne les théories sur l’émergence de systèmes sensibles, la théorie scientifique conventionnelle a tendance à assimiler la conscience à des processus informatiques, ou plus précisément à la neuro-informatique dans le cerveau. Toutefois, ce paradigme souffre d’un malentendu fondamental sur la nature du système biologique et d’un manque d’imagination important, car les théoriciens prennent notre moyen contemporain le plus efficace de traitement de l’information, l’ordinateur numérique, et tentent d’assimiler le processeur d’information biologiquement équivalent à une sorte d’ordinateur organique numérique. Pour comprendre la myopie de ce cadre conceptuel, il faut considérer que notre niveau de sophistication technologique est le fruit de deux à trois mille ans de développement (selon la métrique que vous voulez utiliser, disons qu’il commence à peu près à l’époque où l’ordinateur analogique d’Antikythera a été mis au point), alors que la technologie naturelle du système biologique a été affinée pendant des centaines de millions d’années, de sorte qu’elle est peut-être un peu plus avancée que ce que nous sommes même capables de reconnaître à notre niveau actuel de compréhension.
Le problème du paradigme neuro-informatique (et la raison pour laquelle nos ordinateurs actuels ne constituent pas une technologie de pointe en matière de traitement de l’information) est double : (1) rien n’indique que le cerveau stocke l’information numériquement par le biais d’états binaires, il ne s’agit donc pas d’un ordinateur numérique, et (2) les ordinateurs numériques (notre moyen actuel le plus avancé de traitement de l’information) sembleront technologiquement rudimentaires pour les futurs systèmes de traitement de l’information quasi-instantanés, comme l’ordinateur quantique sans échange (utilisant la téléportation par trou de ver traversable). Ainsi, l’esprit et les corrélats physiologiques du traitement mental n’effectuent pas de calculs numériques séquentiels pour, par exemple, se souvenir d’états passés (mémoire) où un réseau de neurones représente des valeurs binaires « on » / « off » – mais il y a au contraire une adhésion directe et instantanée d’états passés (et même d’états « futurs » potentiels) via l’intrication temporelle du réseau intrinsèque de vortex multi-connectés de l’espace. Un ordinateur basé sur les mêmes principes ne traitera pas tant l’information, mais accédera instantanément au résultat (on peut également penser au multivers : dans lequel il y a un accès à des univers parallèles où les « réponses » ont déjà été calculées et sont donc disponibles dans des univers où le traitement séquentiel réel de l’information n’a pas encore eu lieu physiquement).
Une autre implication importante est la nécessité de développer une technologie de communication qui ne soit pas limitée par la vitesse de la lumière. Pour que la civilisation humaine puisse survivre dans un avenir lointain, elle doit maîtriser les voyages interstellaires. À des distances interstellaires, la communication par signaux lumineux (comme la transmission radio) n’est pas possible. Sans même tenir compte de la puissance nécessaire pour envoyer un signal suffisamment puissant sur une distance de plusieurs années-lumière, il est totalement impraticable d’avoir un temps de transmission de plusieurs années (plus de 8 ans pour envoyer et recevoir un message entre la Terre et son système solaire le plus proche, Alpha Centauri). C’est la raison pour laquelle le SETI n’a détecté aucune transmission radio : les civilisations technologiquement avancées ne communiquent pas au moyen de signaux électromagnétiques. Au lieu de cela, en tirant parti de l’enchevêtrement spatial intrinsèque du vide quantique et du réseau de vortex multi-connectés de l’espace-temps, il est plus probable que les civilisations avancées utilisent une forme de communication quantique sans échange. Cette approche pourrait être notre meilleure chance de disposer d’une technologie de communication interstellaire à l’échelle des parsecondes. Le protocole et l’expérience proposés par Hatim Salih ne pourraient donc être plus importants ! Et peut-être conduiront-ils à une voie de recherche qui permettra un jour de réaliser une communication quasi-instantanée et une technologie informatique avancée.
Références
[1] B. Kobrin, T. Schuster, and N. Y. Yao, “Comment on ‘Traversable wormhole dynamics on a quantum processor’”. 15 Feb 2023, https://arxiv.org/abs/2302.07897
[2] D. Carney, P. C. E. Stamp, and J. M. Taylor, “Tabletop experiments for quantum gravity: a user’s manual,” Class. Quantum Grav., vol. 36, no. 3, p. 034001, Jan. 2019, doi: 10.1088/1361-6382/aaf9ca
[3] O. Hosten, M. T. Rakher, J. T. Barreiro, N. A. Peters, and P. G. Kwiat, “Counterfactual quantum computation through quantum interrogation,” Nature, vol. 439, no. 7079, pp. 949–952, Feb. 2006, doi: 10.1038/nature04523
[4] H. Salih, “From counterportation to local wormholes,” Quantum Sci. Technol., vol. 8, no. 2, p. 025016, Mar. 2023, doi: 10.1088/2058-9565/ac8ecd
[5] H. Salih, Z.-H. Li, M. Al-Amri, and M. S. Zubairy, “Protocol for Direct Counterfactual Quantum Communication,” Phys. Rev. Lett., vol. 110, no. 17, p. 170502, Apr. 2013, doi: 10.1103/PhysRevLett.110.170502
[6] M. Ren, G. Wu, E. Wu, and H. Zeng, “Experimental demonstration of counterfactual quantum key distribution,” Laser Phys., vol. 21, no. 4, pp. 755–760, Apr. 2011, doi: 10.1134/S1054660X11070267
[7] G. Brida, A. Cavanna, I. P. Degiovanni, M. Genovese, and P. Traina, “Experimental realization of Counterfactual Quantum Cryptography.” arXiv, Jul. 27, 2011. Accessed: Apr. 03, 2023. [Online]. Available: https://arxiv.org/abs/1107.5467
[8] Y. Liu et al., “Experimental demonstration of counterfactual quantum communication,” Phys. Rev. Lett., vol. 109, no. 3, p. 030501, Jul. 2012, doi: 10.1103/PhysRevLett.109.030501
[9] C. H. Bennett, “Quantum cryptography using any two nonorthogonal states,” Phys. Rev. Lett., vol. 68, no. 21, pp. 3121–3124, May 1992, doi: 10.1103/PhysRevLett.68.3121
[10] N. Haramein, W. D. Brown, and A. Val Baker, “The Unified Spacememory Network: from Cosmogenesis to Consciousness,” Neuroquantology, vol. 14, no. 4, Jun. 2016, doi: 10.14704/nq.2016.14.4.961
[11] W. Brown, “Unified Physics and the Entanglement Nexus of Awareness,” NeuroQuantology, vol. 17, no. 7, pp. 40–52, Jul. 2019, doi: 10.14704/nq.2019.17.7.2519
[12] Hance, J.R., Ladyman, J. & Rarity, J. How Quantum is Quantum Counterfactual Communication?. Found Phys 51, 12 (2021). https://doi.org/10.1007/s10701-021-00412-5
