- il y a 6 mois
Science de l’infiniment petit, la physique quantique est la théorie scientifique la plus fructueuse de ces cent dernières années. Autour d’elle, elle a mobilisé depuis le début du XXe siècle les plus grands chercheurs, d’Albert Einstein à Stephen Hawking, et a entamé au mitan du XXIe siècle une deuxième révolution qui a notamment bouleversé le monde de l’informatique. Toutes nos technologies, des ordinateurs aux smartphones, en passant par notre mesure du temps, reposent sur notre compréhension du monde quantique, un monde désormais placé à l’échelle nanoscopique, celle de l’électron, de l’atome ou du photon. Cette théorie révolutionnaire est aussi à l’origine de l’une des plus grandes découvertes récentes : les ondes gravitationnelles – de minuscules déformations de la trame de l’espace-temps – qui nous obligent à regarder l’Univers sous un tout nouveau jour.
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00:00La mécanique quantique
00:30La mécanique quantique, la mesure du temps, repose sur notre compréhension du monde quantique.
00:34On peut dire qu'on vit à l'ère quantique.
00:38La physique quantique est à l'origine de l'une des plus grandes découvertes de l'histoire des sciences, les ondes gravitationnelles.
00:45De minuscules déformations de la trame de l'espace-temps.
00:51Les ondes gravitationnelles nous obligent à regarder l'univers sous un tout nouveau jour.
00:55Mais au-delà des calculs mathématiques, la physique quantique fait une déclaration fracassante.
01:02Elle affirme qu'à son niveau le plus élémentaire, la réalité ressemble à un jeu de hasard.
01:09Les probabilités n'expriment pas la limite de nos connaissances. Elles sont indissociables de la théorie quantique.
01:15Avec des comportements ahurissants, comme la superposition d'états et l'intrication quantique.
01:21C'est bizarre, c'est étrange.
01:24Et même si ce qu'implique réellement la physique quantique reste un mystère,
01:28elle a façonné le monde dans lequel nous vivons aujourd'hui.
01:31La physique quantique gouverne tout ce qui nous entoure.
01:34Ce n'est pas un domaine farfelu et éloigné de la physique.
01:36Elle a complètement bouleversé notre manière de vivre.
01:41Explorons ensemble notre univers quantique.
01:53Le 12 décembre 1970, la fusée américaine Scott B décolle depuis une ancienne plateforme pétrolière au large des côtes du Kenya.
02:06Avec elle, la NASA va mettre en orbite un petit satellite baptisé Uhuru, qui signifie « liberté » en Swahili.
02:15Uhuru est le premier télescope spatial dédié à l'observation des rayons X,
02:21un rayonnement électromagnétique de haute énergie invisible à l'œil nu.
02:27La Terre est baignée de rayons X cosmiques qui sont bloqués par notre atmosphère.
02:32Avec ce télescope révolutionnaire, l'exploration spatiale entre dans une toute nouvelle ère.
02:45Mais parmi les données recueillies par Uhuru, les scientifiques font une découverte inquiétante.
02:51En 1971, ils annoncent avoir détecté, dans la constellation du cygne,
02:59ce qu'ils considéraient jusqu'alors comme un objet titanesque et purement théorique.
03:08Un trou noir.
03:09Les trous noirs sont les objets les plus mystérieux de l'univers.
03:17Et aussi les plus violents.
03:21Même Einstein pensait que la nature ne permettrait pas l'existence d'un objet aussi fou.
03:27Les trous noirs sont de véritables mastodontes,
03:30capables d'avaler des planètes toutes entières.
03:32Des étoiles.
03:40Et même d'autres trous noirs.
03:44Un trou noir se forme lorsque les forces gravitationnelles compriment une masse suffisamment importante
03:49en un point suffisamment petit pour rompre la trame de l'espace-temps.
03:55Certains trous noirs sont monstrueux et sont des millions, des milliards,
03:59voire des dizaines de milliards de fois plus massifs que le Soleil.
04:02Les lois de la physique ne nous permettent pas vraiment de prédire
04:05ce qui se passerait si on entrait dans un trou noir.
04:07Heureusement, ce n'est pas près de nous arriver.
04:16Depuis cette première observation il y a des décennies,
04:19la science a fait de nombreuses découvertes sur ces géants,
04:22aussi mystérieux que menaçants.
04:25Ils sont loin d'être rares.
04:27La plupart des grandes galaxies abritent un trou noir supermassif en leur centre.
04:37Et c'est le cas de la nôtre.
04:40Mais il s'avère que ces titans cosmiques ont peut-être également un talon d'Achille,
04:45prédit pour la première fois par Stephen Hawking en 1974.
04:49Jusque-là, les chercheurs considéraient les trous noirs comme un aller simple vers l'oubli.
04:59Ils pensaient qu'une fois passé l'horizon des événements,
05:02plus rien ne pouvait en ressortir.
05:05Mais Stephen Hawking n'était pas d'accord.
05:08Pour lui, quelque chose s'échappait bel et bien de ces colosses célestes.
05:11Un rayonnement, résultat d'un processus qui, ironie du sort,
05:17se déroule à l'échelle de l'infiniment petit,
05:20la physique quantique.
05:25La physique quantique est l'étude de la réalité à son niveau le plus fondamental.
05:31Elle utilise les mathématiques pour décrire les interactions entre la matière et l'énergie
05:35à l'échelle atomique et subatomique.
05:37Les prédictions qu'elle a permis d'effectuer
05:42ont fait progresser la technologie moderne à une vitesse fulgurante.
05:48La physique quantique ne détient pas toutes les réponses,
05:51mais elle est le guide le plus sûr dont on dispose
05:53pour comprendre la nature du monde qui nous entoure.
06:00Clifford Johnson est illustrateur spécialisé,
06:04mais il est aussi physicien théoricien.
06:07La physique quantique a notamment permis de comprendre
06:12que le vide cosmique n'est pas complètement vide,
06:15mais qu'il bouillonne de possibilités.
06:17Prenons cet espace vide ici.
06:22En réalité, une particule et son antiparticule peuvent apparaître,
06:26tournoyer un moment, puis s'annihiler l'une l'autre et disparaître.
06:31Maintenant, imaginez que ça se produise près de l'horizon d'un trou noir,
06:36qui est une voie sans issue.
06:39Qu'arrive-t-il si une seule des deux particules est absorbée ?
06:43Sa partenaire n'a plus rien pour s'annihiler.
06:46Elle va s'éloigner dans la direction opposée,
06:50et un observateur distant percevra cette particule
06:52comme un rayonnement émis par le trou noir.
06:54Puisqu'il émet ce rayonnement,
07:01un trou noir qui n'absorbe plus de matière
07:03va finir par rétrécir.
07:07Le trou noir va peu à peu s'évaporer.
07:09C'est une révélation stupéfiante.
07:15L'existence du rayonnement de Hawking
07:17reste néanmoins théorique.
07:19Mais peut-être qu'avec le temps.
07:25Un temps très, très, très long.
07:28Pour la plupart des trous noirs,
07:29plus que l'âge actuel de l'univers.
07:33Même un trou noir supermassif,
07:36comme celui qui siège au centre de notre voie lactée,
07:40pourrait s'évaporer et disparaître.
07:42Vaincu par le monde quantique
07:47et la physique de l'infiniment petit.
07:55L'univers quantique est souvent décrit comme bizarre,
07:59en particulier au cinéma.
08:02Vous envoie un signal vers le rythme quantique.
08:06Captain !
08:07Comment est née la physique quantique ?
08:18Elle est apparue comme la solution à un problème.
08:25Au 19e siècle,
08:27la science s'est mise à étudier
08:28des quantités de matière et d'énergie
08:30de plus en plus petites.
08:32Mais dès les 20 premières années du 20e siècle,
08:35la frontière entre la physique des particules
08:38et celle des ondes
08:40a commencé à se brouiller.
08:44En particulier,
08:46lorsque les chercheurs ont tenté de comprendre
08:48la nature fondamentale de la lumière.
08:54Parfois, il est essentiel
08:55de décrire la lumière comme une onde,
08:57comme un objet qui traverse l'espace et le temps
08:59sous forme ondulatoire,
09:00à l'image d'une vague dans l'océan.
09:02Mais Albert Einstein et d'autres
09:06ont ressenti le besoin
09:07de décrire la lumière
09:08à cause de certaines de ses propriétés
09:10comme un ensemble de particules
09:12qui se déplacent un peu
09:13comme des boules de billard miniatures.
09:18La réponse à cet énigme
09:20a été la naissance
09:21d'une nouvelle forme de physique,
09:23la mécanique quantique,
09:25avec des concepts
09:26comme celui de la dualité onde-particule.
09:29Les chercheurs l'ont formulée
09:31pour la première fois
09:32il y a environ un siècle.
09:35C'est lors d'un congrès à Bruxelles,
09:37en 1927,
09:39que les plus grands physiciens du monde
09:40se sont réunis
09:41pour débattre de cette nouvelle théorie.
09:47Et il y avait beaucoup à discuter,
09:49car la mécanique quantique
09:50proposait un changement majeur
09:52de paradigme
09:53et une rupture totale
09:54avec ce qu'on appelle aujourd'hui
09:56la physique classique.
10:00La physique classique
10:02héritée de Newton
10:02est déterministe
10:03avec une horloge maîtresse universelle.
10:07Si vous lancez une balle
10:09avec à chaque fois
10:09la même force,
10:10la même vitesse
10:11et le même angle,
10:12elle va toujours retomber
10:13au même endroit.
10:15En principe,
10:17si vous connaissez
10:17l'état exact du monde
10:19à un instant T
10:19ainsi que les lois de la physique,
10:21vous êtes en mesure
10:23de déterminer
10:23ce qui va se produire
10:24dans un avenir lointain
10:26et ce qui est arrivé
10:27dans le passé.
10:29En physique classique,
10:31même les événements
10:32qui nous semblent aléatoires
10:33ne le sont pas vraiment.
10:39Certaines choses
10:39nous semblent aléatoires
10:40au quotidien,
10:41comme un lancé de dés.
10:43Ça ressemble à du hasard.
10:46En réalité,
10:47le résultat
10:47que les dés vont fournir
10:48est déterminé
10:49par un ensemble d'événements.
10:51Si je vous disais
10:53exactement comment
10:54je compte lancer les dés,
10:55vous pourriez prédire
10:56le résultat final
10:57à partir de ce lancé initial.
10:59C'est un problème
11:00mathématique complexe
11:01mais pas insoluble.
11:03Mais en mécanique quantique,
11:05ça ne marche pas comme ça.
11:08La mécanique quantique
11:09a mis au rebut
11:10la certitude
11:11de l'horloge universelle classique
11:13pour la remplacer
11:15par un système
11:16de prévision probabiliste
11:18à partir d'observations potentielles.
11:22La probabilité en physique quantique
11:25prend une toute autre dimension
11:27parce que même si les lois
11:28de la physique
11:29nous fournissent
11:29une description
11:30la plus complète possible
11:31de la réalité,
11:32il est impossible
11:33de prédire
11:34quels résultats spécifiques
11:35on obtiendra
11:36en observant
11:36un système quantique.
11:40La mécanique quantique
11:42nous dit que même
11:42en ayant une connaissance complète
11:44d'un système
11:45à un instant précis,
11:46dès qu'on voudra
11:47faire des mesures,
11:48le mieux qu'on obtiendra
11:49c'est 50%
11:51de chances de ceci,
11:5230% de cela
11:53et 20% d'autre chose.
11:55En mécanique quantique,
11:57les probabilités
11:58n'expriment pas
11:59une limite
11:59de nos connaissances.
12:01Elles sont indissociables
12:03du fonctionnement quantique.
12:04On ne peut pas
12:05les contourner.
12:05C'est impossible.
12:06Certains physiciens
12:10formés au déterminisme
12:11ont eu du mal
12:13à accepter
12:13cette nouvelle vision
12:14probabiliste.
12:17Albert Einstein
12:17a notamment dit
12:18que Dieu ne joue pas
12:19au dé avec l'univers.
12:25Mais la mécanique quantique
12:27présente une autre
12:28caractéristique
12:29encore plus étrange.
12:30en physique classique,
12:35la réalité extérieure
12:37est indépendante
12:38de l'observateur.
12:40Si vous regardez
12:41la Lune,
12:42vous n'avez
12:42aucune influence
12:43sur elle.
12:45Et lorsque vous
12:46ne l'observez plus,
12:47les lois déterministes
12:48de la physique
12:49continuent de guider
12:50la Lune dans le ciel.
12:51Mais en mécanique quantique,
12:56les choses
12:56sont plus curieuses.
12:59L'idée fondamentale
13:01de la mécanique quantique,
13:03celle qu'on a vraiment
13:04du mal à appréhender,
13:05même nous autres physiciens,
13:06c'est que contrairement
13:08aux autres domaines
13:09de la physique,
13:11elle sépare
13:11ce qui se passe
13:12dans un système
13:13quand on ne l'observe pas
13:14de ce qu'on voit
13:15au moment où on le mesure.
13:21A quelques exceptions près,
13:24la mécanique quantique
13:25affirme qu'il est impossible
13:26de connaître
13:27la position d'une particule,
13:28par exemple d'un électron,
13:30quand on ne l'observe pas.
13:34Dans le meilleur des cas,
13:36son état ne peut être
13:37décrit mathématiquement
13:38que comme une onde,
13:40sa position exacte
13:41donnée sous forme
13:42de probabilité.
13:46Mais dès que la particule
13:47est observée,
13:49l'effondrement de la fonction
13:50d'onde
13:50réduit les probabilités
13:52à un emplacement spécifique.
13:57Pour l'observateur
13:58qui n'a jamais vu
13:59cet aspect ondulatoire,
14:01c'est comme si la particule
14:02avait toujours été
14:03une particule.
14:07Ça suscite
14:08tout un tas de questions.
14:09Que deviennent
14:10les résultats observables
14:12qui n'ont pas été observés ?
14:14Qu'est-ce qui décide
14:15que tel ou tel résultat
14:16va se produire ?
14:17On n'en sait rien.
14:20Durant cette période mystérieuse,
14:24lorsque la particule
14:25est considérée
14:25comme n'étant
14:26ni ici
14:26ni ailleurs,
14:28on parle de
14:29superposition d'états,
14:31la combinaison
14:32de tous les résultats
14:33possibles en quelque sorte.
14:34Mais qu'est-ce que ça signifie ?
14:41L'électron est-il partout
14:42à la fois
14:43ou bien nulle part ?
14:44Est-il à un endroit précis
14:46sans qu'on le sache ?
14:47Toutes ces questions
14:48se situent en dehors
14:49du champ d'explication
14:50de la mécanique quantique.
14:52Ça ne fait pas du tout
14:53partie de la théorie.
14:55Je n'en sais pas plus que vous.
14:57Malheureusement,
14:58c'est tout ce que je peux vous dire.
14:59Pour la plupart des gens,
15:05la mécanique quantique
15:06est profondément
15:07contre-intuitive.
15:10Elle a pourtant
15:11fait ses preuves
15:11à de nombreuses reprises
15:12par des prédictions
15:14d'une précision inégalée.
15:18En pratique,
15:19c'est la théorie
15:20la plus fructueuse
15:21que la science
15:21ait jamais formulée
15:22et elle a façonné
15:24notre monde moderne.
15:25La physique quantique
15:32a été plus qu'essentielle.
15:33C'est une révolution.
15:35Elle a complètement
15:36bouleversé
15:36notre manière de vivre.
15:40Prenons par exemple
15:41la notion de temps.
15:48C'est probablement
15:49par la musique et la danse
15:50qu'il est le plus facile
15:51d'illustrer
15:52notre relation personnelle
15:53au temps.
15:55Le mouvement sous-jacent
16:02du tango
16:02repose sur le rythme
16:03qui s'appuie
16:05sur les temps
16:05de la musique
16:06pour créer
16:06la synchronisation.
16:08Pour danser
16:09de façon vraiment fluide,
16:11il ne faut pas seulement
16:12suivre les temps.
16:14Il est tout aussi important
16:15de rester synchronisé
16:16entre les temps.
16:18C'est toute la beauté
16:18de cette danse,
16:20rester connecté
16:20en étirant
16:22chaque seconde.
16:25Tara Fortier
16:32est danseuse
16:33professionnelle
16:34de tango,
16:35mais aussi
16:36physicienne,
16:37spécialiste
16:38de l'étude
16:38du temps.
16:41On a plusieurs systèmes
16:42dans ce labo.
16:43Elle travaille ici.
16:45Ces systèmes
16:45servent à caractériser
16:46les horloges atomiques
16:47et à les comparer.
16:48au laboratoire du NIST,
16:52l'Institut national
16:52des normes
16:53et de la technologie
16:54à Boulder
16:55dans le Colorado,
16:57où se trouvent
16:57certaines des horloges
16:58atomiques
16:59qui permettent
17:00de définir
17:01le temps officiel
17:02des États-Unis.
17:02Au fil des siècles,
17:08nous avons mesuré
17:09le temps
17:09de diverses manières.
17:11En suivant
17:12la trajectoire
17:12du Soleil,
17:14le mouvement
17:15des pendules,
17:16l'oscillation
17:17des balanciers
17:18et au XXe siècle,
17:21les vibrations
17:22des cristaux
17:22de quartz.
17:24Mais depuis
17:24les années 1960,
17:27le temps
17:27est officiellement
17:28mesuré
17:28par des horloges
17:29atomiques
17:29et les propriétés
17:31quantiques
17:31des atomes.
17:32L'idée,
17:36c'est que les lois
17:37de la physique
17:37sont immuables,
17:39contrairement par exemple
17:40à la rotation
17:40de la Terre
17:41qui est influencée
17:42par le mouvement
17:42des plaques tectoniques
17:43et les périodes
17:44où la Lune
17:45s'éloigne de nous.
17:46Sa physique
17:47n'est donc pas fondamentale.
17:50On adore
17:51les horloges atomiques
17:52parce qu'elles définissent
17:53un temps universel.
17:55Peu importe
17:56qui fait l'expérience
17:57et où elle est faite,
17:58en principe,
17:59une fois les effets
18:00systématiques corrigés,
18:01on obtient toujours
18:02une mesure du temps
18:03identique.
18:07La constance
18:08des horloges atomiques
18:09vient de la nature
18:10même des atomes.
18:16Les horloges atomiques
18:18reposent sur la physique
18:19quantique des atomes.
18:21On a un noyau
18:22autour duquel
18:24des électrons
18:25s'organisent
18:26à différents niveaux
18:26d'énergie.
18:28Ces niveaux d'énergie
18:29sont les états énergétiques
18:31autorisés pour les électrons
18:32à l'intérieur
18:33de l'atome.
18:36Puisqu'un électron
18:37ne peut se trouver
18:38qu'à certains niveaux
18:38d'énergie,
18:40mais jamais entre deux,
18:42pour passer
18:42au niveau supérieur,
18:44il a besoin
18:45d'un petit coup de pouce
18:46fourni par un photon
18:48bien spécifique.
18:49L'électron doit absorber
18:55un photon d'énergie
18:56adéquate
18:57pour pouvoir
18:57sauter d'un niveau
18:58d'énergie inférieur
18:59à un niveau supérieur.
19:03Ce lien
19:04entre les électrons
19:05d'un atome spécifique
19:06et un photon
19:07porteur d'une énergie
19:08bien précise
19:08constitue une signature
19:10propre à chaque atome.
19:13C'est ce qu'on appelle
19:13la fréquence de résonance.
19:15La signature spécifique
19:21de cet atome
19:21nous donne un standard
19:22de fréquence précis
19:23qu'on peut ensuite utiliser
19:25pour construire
19:26un appareil
19:27de mesure du temps.
19:29Si le fonctionnement
19:31des horloges atomiques
19:32peut varier,
19:34elles utilisent toutes
19:35un atome
19:36ou une molécule
19:37spécifique
19:38comme référence
19:39pour mesurer
19:40la fréquence
19:41d'une onde électromagnétique
19:42dont les oscillations
19:44constituent
19:45le tic-tac
19:45de l'horloge.
19:50De nos jours,
19:51on détermine officiellement
19:53la durée d'une seconde
19:54en comptant
19:55les oscillations
19:56de la fréquence
19:56de résonance
19:57d'un atome
19:58de césium-133.
20:02Soit plus de 9 milliards
20:04d'oscillations
20:04par seconde.
20:10Et vous interagissez
20:11avec cette référence temporelle
20:12bien plus que vous ne l'imaginez.
20:15en vous servant
20:17par exemple
20:17du système
20:18de positionnement mondial
20:19le GPS.
20:25Le GPS est une invention
20:27extraordinaire
20:27quand on y pense.
20:28Comment faisait-on
20:30avant le GPS ?
20:32Le GPS,
20:34invention d'origine américaine,
20:36utilise une trentaine
20:36de satellites orbitaux
20:38dédiés,
20:39chacun embarquant
20:39plusieurs horloges atomiques.
20:41Lorsque vous ouvrez
20:44l'application GPS
20:44de votre smartphone,
20:47son récepteur vérifie
20:48le signal émis
20:49par quatre satellites
20:50ou plus.
20:52Ce signal indique
20:53la position
20:54de chaque satellite
20:55et le moment
20:56auquel ils l'ont envoyé.
20:58Et cette signature
20:59temporelle est essentielle.
21:02Votre téléphone
21:03l'utilise pour calculer
21:04combien de temps
21:05le signal a mis
21:05pour parvenir jusqu'à lui
21:07et de là,
21:09la distance
21:09qui le sépare
21:10de chaque satellite.
21:13Les données fournies
21:14par les satellites
21:15permettent de trianguler
21:16la position du téléphone
21:18avec une marge d'erreur
21:19de quelques mètres.
21:22Mais l'ensemble du système
21:23repose sur le fait
21:24de connaître exactement
21:25la date et l'heure.
21:27Je trouve fascinant
21:29de constater
21:29à quel point
21:30les horloges atomiques
21:31font partie de notre quotidien
21:32sans même
21:33qu'on s'en rende compte.
21:35Je construis
21:36des horloges atomiques
21:37mais même moi
21:38quand je conduis
21:39et que j'utilise
21:40mon GPS
21:40j'oublie à quel point
21:41cette technologie
21:42imprègne tous les aspects
21:44de notre vie moderne.
21:54Tu as eu le temps
21:56de regarder
21:56comment varier
21:57les paramètres ?
21:58Junyeh est physicien.
22:02Il travaille
22:03à la fois
22:03pour le NIST
22:04l'université
22:05du Colorado Boulder
22:06et leur institut
22:07conjoint
22:08JILA.
22:09Et si tu les superposes
22:11précisément
22:12pour voir
22:12si cette crête
22:13disparaît ?
22:14Ils travaillent
22:16sur la nouvelle génération
22:17d'horloges atomiques
22:18les horloges optiques.
22:22Alors que les horloges
22:23au césium
22:23utilisent les micro-ondes
22:25les horloges optiques
22:26fonctionnent
22:27avec des lasers
22:28de fréquence
22:29plus élevées.
22:30ce qui implique
22:32d'avoir recours
22:33à un autre atome.
22:34Au lieu du césium,
22:37les recherches
22:37de Junyeh
22:38emploient surtout
22:38le strontium
22:39ainsi qu'un laser
22:41calibré avec précision
22:42sur l'une des fréquences
22:43de résonance
22:44de cet atome.
22:47Le laser
22:47place les électrons
22:48du strontium
22:49dans une superposition
22:50d'états.
22:52Ils sont à la fois
22:52excités
22:53et non-excités
22:54créant ce que Junyeh
22:57s'appelle
22:58un pendule quantique.
23:03Ce pendule oscille
23:04à une vitesse
23:05de presque
23:05un million de milliards
23:07de battements
23:08par seconde.
23:10C'est vertigineux.
23:11C'est la superposition
23:12d'états
23:13qui crée
23:13ce pendule quantique.
23:16Et en termes
23:17d'exactitude,
23:19plus la fréquence
23:19est élevée
23:20et plus l'horloge
23:21est précise.
23:24Imaginez le balancier
23:25comme les traits
23:26d'une règle.
23:27Plus la règle
23:28est graduée
23:29et plus vos mesures
23:30seront précises.
23:34Comparée
23:34à une horloge
23:35au césium,
23:36l'horloge
23:37au strontium
23:37de Junyeh
23:38est donc presque
23:39cent mille fois
23:39plus précise.
23:43Et cette extrême
23:44sensibilité
23:45permet de mettre
23:46en évidence
23:46certaines des propriétés
23:47les plus étranges
23:48du temps,
23:49dont celle
23:50qu'Einstein
23:50a été le premier
23:51à prédire.
23:53La dilatation
23:54gravitationnelle
23:55du temps.
23:57Dans le film
23:59Interstellar,
24:01une partie
24:02de l'équipage
24:02d'un vaisseau spatial
24:03descend en navette
24:05explorer une planète
24:06en orbite
24:07autour d'un trou noir
24:08supermassif.
24:12À leur retour,
24:13les membres
24:14de la mission
24:14ont l'impression
24:15d'être partis
24:15seulement trois heures.
24:17Mais ce n'est pas
24:18le cas du coéquipier
24:19qui est resté
24:20dans le vaisseau.
24:22Ce décalage
24:30est le résultat
24:31de la déformation
24:32de l'espace-temps
24:33induite par le trou noir.
24:36À mesure
24:36qu'on approche
24:37du trou noir,
24:38la gravité
24:39devient plus forte
24:40et le temps ralentit.
24:42Mais pas besoin
24:46d'un trou noir
24:46pour mesurer
24:47cette différence.
24:49Car autour
24:49de notre planète
24:50aussi,
24:51la gravité varie,
24:52tout comme le temps,
24:54en fonction
24:54de la distance
24:55par rapport
24:55au centre
24:56de la Terre.
24:58Pour une personne
24:59au sommet
25:00de l'Empire State Building,
25:02la gravité
25:03est moins forte
25:04et le temps
25:05s'écoule plus vite
25:06que pour une personne
25:07qui se trouve
25:07dans la rue
25:08où la gravité
25:09est plus importante.
25:10Tout ceci
25:13est imperceptible
25:14pour nos sens
25:15et nos montres ordinaires
25:17sont incapables
25:17de mesurer
25:18cet écart minime.
25:22Mais les horloges
25:23optiques de June
25:24sont si précises
25:25que même
25:26une légère différence
25:27d'élévation
25:27entre deux horloges
25:29suffit pour que
25:30celles-ci mesurent
25:31une divergence
25:32dans l'écoulement
25:32du temps.
25:37En surélevant
25:38une horloge
25:38de quelques centaines
25:39de microns,
25:40soit l'épaisseur
25:41d'un cheveu humain,
25:42on peut déjà voir
25:43que le temps
25:44s'écoule différemment.
25:47Avec un tel degré
25:49de précision,
25:50les horloges optiques
25:51atomiques
25:52font bien plus
25:52que mesurer le temps.
25:55Elles nous éclairent
25:56sur la nature élémentaire
25:57de l'univers.
26:02Une horloge optique
26:03est bien plus
26:04qu'un appareil
26:05qui mesure le temps.
26:06C'est un outil
26:07qui permet
26:07d'explorer
26:08la physique fondamentale,
26:09de stimuler
26:10notre curiosité
26:11et d'élaborer
26:13de nouvelles technologies
26:14en lien avec
26:15l'informatique,
26:16le traitement
26:16des données
26:17et la communication
26:18quantique.
26:27Les horloges atomiques
26:28de June
26:29ne pourraient pas
26:30fonctionner
26:30sans des lasers
26:31ultra-stables.
26:32Le laser est également
26:37une technologie quantique
26:39inventée
26:40dans les années 1960.
26:41Vous regardez
26:44un laser industriel
26:45qui émite
26:47une lumière extraordinaire
26:48qui n'est pas
26:48trouvé dans la nature.
26:50Je vais vous montrer.
26:52Cette scène
26:53de Goldfinger
26:54sortie en 1964
26:55est considérée
26:57comme l'une
26:57des premières
26:58représentations populaires
26:59de cette technologie
27:00futuriste.
27:02Je pense que vous avez
27:03fait votre part,
27:03Goldfinger.
27:04Merci pour la démonstration.
27:11Aujourd'hui,
27:12les lasers sont partout.
27:16En médecine
27:17pour corriger notre vue.
27:18à la caisse
27:21du supermarché
27:22pour découper
27:25des pièces,
27:26pour communiquer,
27:28pour faire jouer
27:28les chats
27:29et bien sûr,
27:32sur scène
27:33pour nous en mettre
27:36plein les yeux.
27:36C'est peut-être
27:58pour cette raison
27:59que le physicien
28:00expérimental
28:01Rana Adhikari
28:02est un fondu
28:03des lasers.
28:04Quand je dis
28:10que les lasers
28:10sont un outil magnifique,
28:11j'essaie de rester mesuré.
28:13Je ne voudrais pas
28:13qu'on me prenne
28:14pour un fou,
28:15un type bizarre,
28:15amoureux des lasers.
28:17Mais ils ont vraiment
28:18quelque chose de spécial.
28:21Afin de comprendre
28:22ce qui rend
28:22la lumière laser
28:23si singulière,
28:25intéressons-nous d'abord
28:25aux ampoules électriques
28:26ordinaires,
28:28celles d'autrefois,
28:29avec un filament
28:30de tungstène.
28:32Leur lumière
28:32est le résultat
28:33d'un rayonnement thermique.
28:37Un courant électrique
28:39chauffe le filament
28:39en le traversant.
28:41Il excite
28:42les atomes de tungstène
28:43qui vibrent
28:43à différentes vitesses,
28:45ce qui provoque
28:46l'émission de photons
28:47dans toutes les directions
28:48sur une grande variété
28:49de longueurs d'onde.
28:50comparé à un laser,
28:56c'est le chaos
28:57le plus total.
29:01Une ampoule électrique,
29:03c'est un peu comme une foule
29:04où personne ne chante
29:05à la même tonalité.
29:06C'est le public
29:08d'un concert de rock.
29:08Mais un laser,
29:14c'est comme un récital
29:16dans un conservatoire
29:17de musique
29:17de premier ordre.
29:23C'est comme une chorale
29:25où tout le monde
29:26chante parfaitement juste,
29:27mais une chorale
29:28d'un milliard
29:28de milliards de personnes
29:30en parfaite harmonie.
29:31La lumière laser
29:34est générée différemment,
29:36comme l'indique son nom.
29:37Lumière amplifiée
29:38par émissions stimulées
29:40de rayonnement.
29:44Imaginons qu'on a
29:45à l'intérieur d'un atome
29:47un électron
29:48en état d'excitation,
29:50donc à un niveau
29:50d'énergie supérieur,
29:52et qu'un photon
29:53à la fréquence adéquate
29:54passe près de cet atome.
29:56Ça va déclencher
29:57quelque chose
29:58de très intéressant.
29:59L'électron va sauter
30:02au niveau d'énergie
30:03inférieur
30:04et émettre un photon
30:06avec une fréquence,
30:08une direction
30:08et une phase
30:09identiques à celui
30:10qui l'a stimulé.
30:14On a donc
30:15un processus
30:16d'amplification quantique.
30:20Si on place
30:21ces mêmes atomes
30:22excités dans une chambre
30:23fermée aux deux extrémités
30:24par un miroir,
30:27les photons libérés
30:27vont rebondir
30:28d'un côté à l'autre.
30:29et continuer
30:31à stimuler
30:32l'émission
30:33de nouveaux photons
30:34qui vont à leur tour
30:36en stimuler davantage.
30:42L'un des deux miroirs
30:44n'est que partiellement
30:44réfléchissant
30:45et laisse passer
30:46une partie de la lumière.
30:48de l'un des deux miroir.
30:50Cette lumière
30:51est très spéciale.
30:54Elle est constituée
30:54de photons
30:55qui ont tous
30:56la même fréquence,
30:57donc la même couleur,
30:58avec une phase
30:59et une direction
31:00identiques.
31:01Ils forment
31:02un rayon lumineux
31:02intense,
31:04le laser.
31:08Les lasers
31:09sont des outils
31:10incroyablement polyvalents
31:11qui permettent aussi
31:13de mesurer
31:13les distances.
31:17Mais avec ces lasers
31:19à haute fréquence
31:19ultra-stable,
31:21Rana pousse
31:22la précision
31:22à l'extrême.
31:23Les lasers
31:25atteignent un degré
31:25de précision
31:26qui dépasse largement
31:27ce qu'une règle graduée
31:28ou tout autre instrument
31:29du même genre
31:30peut faire.
31:30Tous les professionnels
31:32vous le diront.
31:33La seule chose
31:34qu'on mesure
31:34c'est la fréquence.
31:36Ceux qui mesurent
31:37autre chose
31:37sont des amateurs.
31:42La vitesse
31:42de la lumière
31:43étant constante,
31:45le faisceau
31:45d'un laser
31:46à haute fréquence
31:47a une longueur
31:47d'onde
31:48incroyablement courte,
31:50idéale pour mesurer
31:51de minuscules
31:51variations de distance.
31:56Depuis 1996,
31:58Rana participe
31:59à un projet
32:00qui utilise la lumière
32:01laser
32:01pour mesurer
32:02un phénomène
32:03extraordinairement
32:04petit et étrange.
32:07De minuscules distorsions
32:09dans la trame
32:10de l'espace-temps.
32:15L'espace et le temps
32:16ondulent.
32:17Ils ne sont pas fixes.
32:19Même si je ne bouge
32:20pas les mains,
32:21la distance qui les sépare
32:22n'est pas toujours la même.
32:24Cette idée,
32:25comme bien d'autres,
32:27nous la devons
32:27à Einstein.
32:30au début du 20e siècle,
32:33ces travaux
32:33ont conduit
32:34à réunir
32:34l'espace et le temps
32:35en une entité unique,
32:37l'espace-temps.
32:41Selon son hypothèse,
32:43la gravité
32:43est due
32:44à la déformation
32:44de la trame
32:45de l'espace-temps
32:46par des objets massifs.
32:48Mais cette explication
32:50a des conséquences
32:50surprenantes.
32:53L'accélération
32:53d'objets massifs
32:54créerait des ondulations
32:56de l'espace-temps
32:57qui se propagent
32:58à la vitesse
32:59de la lumière,
33:00les ondes gravitationnelles.
33:05Les ondes gravitationnelles
33:07ont d'abord été prédites
33:08par Einstein,
33:09qui n'y a pas cru
33:10tout de suite.
33:11Il a changé d'avis
33:12plusieurs fois
33:12au cours des années 1930
33:14et il en a conclu
33:15qu'elles étaient
33:16bien trop infimes
33:17pour pouvoir être
33:17un jour détectées.
33:19Dans les années 1980,
33:23afin de relever ce défi,
33:25l'Observatoire
33:25d'ondes gravitationnelles
33:27par interférométrie laser,
33:28baptisé projet LIGO,
33:30a été fondé conjointement
33:32par Caltech et le MIT.
33:38À Caltech,
33:39une partie des travaux
33:40de Rana
33:41consiste justement
33:42à améliorer
33:43le cœur battant
33:44de LIGO,
33:45l'interféromètre laser.
33:49C'est ici
33:52que tout commence.
33:54Je vais vous montrer
33:55l'interféromètre laser
33:56sur ce prototype
33:57du système LIGO.
33:59Le concept de base
34:00est relativement simple.
34:03L'interféromètre
34:03est constitué
34:04de deux bras
34:05qui se croisent
34:05à angle droit.
34:07Un laser infrarouge
34:08très stable
34:09est envoyé
34:10vers un séparateur
34:11qui oriente
34:12une moitié de faisceau
34:13le long de chaque bras.
34:16Une moitié du faisceau
34:17part d'un côté
34:18et l'autre moitié
34:18et de l'autre.
34:19Un miroir
34:20à l'extrémité
34:20de chaque bras
34:21renvoie la lumière.
34:23Les deux ondes lumineuses
34:25sont en phase inverse.
34:28Si tout est normal,
34:29lorsqu'elles se recombinent,
34:31elles s'annulent mutuellement,
34:32ce qui a pour résultat
34:33une absence de signal.
34:37Mais si une onde gravitationnelle
34:39traverse la Terre
34:40et déforme l'espace-temps,
34:42la longueur de chaque bras
34:43est modifiée,
34:45ce qui provoque
34:45un décalage de phase
34:47entre les deux faisceaux.
34:48pendant un bref instant,
34:51l'interféromètre
34:52enregistre un signal.
34:56Au lieu d'avoir
34:57une annulation exacte
34:58et une interférence destructive,
35:00une petite quantité
35:01de lumière
35:01parvient à sortir
35:02et c'est ce qu'on détecte.
35:06Mais il existe
35:07une différence majeure
35:08entre l'instrument
35:09sur lequel Rana travaille
35:10et le vrai observatoire.
35:12la taille.
35:16Voici l'une des deux installations
35:17LIGO situées aux Etats-Unis.
35:20Si à Caltech,
35:21les bras de l'interféromètre
35:23font environ 40 mètres de long,
35:25ici,
35:26ils s'étirent sur 4 kilomètres chacun.
35:28avec des centaines de millions
35:34de dollars investis,
35:36le projet LIGO était un pari fou
35:37basé sur une théorie
35:38jamais éprouvée
35:39qui a pourtant fini par payer.
35:43En 2015,
35:47un signal est détecté.
35:50Et pas n'importe lequel.
35:55Le premier événement détecté
35:57par LIGO
35:58est le plus puissant
35:59qu'on ait jamais enregistré
36:00depuis le Big Bang.
36:04La collision de ces deux trous noirs
36:06a émis plus d'énergie
36:08que toutes les étoiles
36:09de l'univers additionnées.
36:11Et cette énergie
36:12s'est manifestée
36:13sous la forme d'une vibration
36:14sur le tambour
36:15de l'espace-temps.
36:18Depuis ce premier événement,
36:20LIGO confirme
36:21en avoir détecté
36:22plus de 80 au total.
36:25On ne saurait exagérer
36:27l'importance
36:28d'une telle découverte.
36:34LIGO est extraordinaire.
36:36Albert Einstein avait prédit
36:38l'existence des ondes gravitationnelles
36:39et aujourd'hui,
36:40on sait les mesurer.
36:41jamais on n'avait observé
36:43les trous noirs
36:43de manière aussi directe.
36:45C'est une vraie révolution
36:46pour la science.
36:48Et elle n'a été rendue possible
36:50que grâce à une technologie quantique
36:52qui fait désormais partie
36:53intégrante de nos vies,
36:56le laser.
36:56plus nos lasers seront stables
37:02et plus on pourra mesurer
37:03de choses dans l'univers.
37:05Et c'est sans limite.
37:06En améliorant les lasers
37:07au fil des ans,
37:08on verra de plus en plus loin
37:09dans l'univers.
37:11On distinguera des choses
37:12de plus en plus minuscules
37:13dans la nature microscopique
37:14de la réalité,
37:15de la matière,
37:16de l'espace et du temps.
37:17Il faut continuer
37:18à rendre cet outil
37:19plus performant.
37:20L'une des plus grandes avancées
37:25de la physique quantique
37:26de ces dernières décennies
37:27réside vraisemblablement
37:29dans notre compréhension
37:30plus approfondie
37:31d'un état partagé
37:32très particulier.
37:34L'intrication quantique.
37:38Imaginez une machine
37:39qui donnerait des pièces
37:40de monnaie par paire.
37:42En apparence,
37:43ces pièces ont l'air
37:44tout à fait ordinaires.
37:45Lorsque vous en lancez une,
37:47vous avez 50% de chance
37:49qu'elle retombe
37:49soit du côté pile,
37:50soit du côté face.
37:52Rien d'étrange là-dedans.
37:55Refaisons l'expérience
37:56avec une toute nouvelle paire.
37:59Vous lancez la première pièce,
38:00elle tombe côté face.
38:02Vous lancez la seconde,
38:03elle tombe aussi côté face.
38:06C'est peut-être un coup de chance.
38:08Vous recommencez
38:08avec une autre paire.
38:10Cette fois,
38:11la première pièce tombe sur pile
38:12et la seconde fait pareil.
38:15le résultat concorde à nouveau.
38:18Vous relancez une nouvelle paire.
38:22Puis une autre.
38:24Encore une autre.
38:27Et ainsi de suite.
38:30Les deux pièces
38:31tombent toujours du même côté.
38:35Comment est-ce possible ?
38:38Peut-être que d'une manière
38:40ou d'une autre,
38:41la première pièce,
38:42une fois tombée sur pile ou surface,
38:43informe sa partenaire
38:45du comportement à adopter.
38:48Pour empêcher que ça ne se reproduise,
38:50vous séparez les pièces
38:51en emmenant la première sur la Lune.
38:54Puis vous les lancez en même temps.
38:56Aucun message ne pourra donc
38:57circuler entre elles.
39:01Mais le résultat concorde à nouveau.
39:03Ça paraît trop étrange pour être possible.
39:09Et pourtant,
39:11les particules peuvent vraiment
39:12se comporter comme ces pièces.
39:14En physique quantique,
39:16on appelle ça
39:17l'intrication.
39:18L'intrication est un fait,
39:23aussi génial et frustrant soit-il,
39:25et il faut beaucoup de temps
39:26pour réussir à l'assimiler.
39:28L'intrication est certainement
39:31la propriété quantique
39:32la plus intéressante
39:33et la plus déroutante.
39:35C'est quelque chose
39:36qu'on ne voit pas,
39:37mais qui fait pourtant partie
39:38intégrante du monde
39:40qui nous entoure
39:40et de son fonctionnement.
39:42Et même si vous n'êtes pas près
39:46de tomber sur un intricateur
39:47de pièces,
39:50en laboratoire,
39:51les scientifiques génèrent
39:52quotidiennement
39:53des paires de particules
39:54intriquées
39:55dont l'état quantique
39:56est si étroitement lié
39:57qu'elles peuvent être considérées
39:59comme un seul objet quantique.
40:04On ne peut pas les différencier.
40:06C'est un système unique.
40:09C'est comme une entité unique,
40:11mais séparé spatialement
40:12et sans aucun lien physique.
40:15Les particules intriquées
40:17restent liées
40:18même lorsqu'elles sont séparées
40:20par des centaines de kilomètres
40:21et certainement davantage.
40:24Et entre ici
40:26et la galaxie voisine ?
40:27Probablement.
40:28Aucune équation
40:29ne prouve le contraire.
40:31L'intrication
40:32est une notion étrange.
40:35Einstein avait qualifié
40:36cette idée
40:36d'action à distance fantomatique.
40:38mais depuis les années 1970,
40:42toutes les expériences
40:43confirment
40:44les unes après les autres
40:45que l'intrication quantique
40:47est un phénomène bien réel.
40:53Bien entendu,
40:54des dizaines d'années plus tard,
40:55on sait que l'intrication
40:56fait bel et bien partie
40:57de notre monde.
40:58C'est comme ça
40:59qu'elle fonctionne
40:59à l'échelle quantique.
41:01Mieux vaut se faire à l'idée
41:02et chercher comment l'exploiter.
41:05Essayons d'utiliser cette puissance
41:06et faisons-en un nouvel outil.
41:09Parvenir à créer
41:10et à contrôler
41:10l'intrication quantique
41:11est probablement
41:12l'une des plus grandes avancées
41:13scientifiques et techniques
41:14du 21e siècle.
41:17Une avancée
41:18qui se produit
41:18sur plusieurs fronts.
41:21L'intrication
41:21est aujourd'hui utilisée
41:23en cryptographie quantique,
41:24en communication quantique,
41:27dans les horloges atomiques
41:29et pour continuer
41:31d'améliorer
41:31le système LIGO.
41:34Mais l'application
41:35qui fait le plus parler
41:36est certainement
41:37l'informatique quantique.
41:41Et tout part de ceci,
41:44le qubit.
41:48Le qubit doit son nom
41:50à son homologue
41:50en informatique classique,
41:52le bit.
41:53Un bit ne peut prendre
41:58que deux valeurs,
41:59zéro ou un.
42:01Voilà pourquoi
42:02on dit qu'il est binaire.
42:05Ce début,
42:05somme toute modeste,
42:07sert pourtant de base
42:07à l'ensemble
42:08des systèmes informatiques
42:09qui font tourner
42:10notre monde moderne.
42:14Tous vos calculs,
42:17tous vos emails,
42:18que vous écriviez
42:18à un ami
42:19ou que vous calculiez
42:20la trajectoire
42:21d'une fusée
42:21pour la NASA,
42:22tout n'est qu'une suite
42:24de zéro et de un
42:25au cœur de votre ordinateur.
42:28C'est un langage
42:29universel incroyable.
42:34Malgré l'ampleur
42:35de sa réussite,
42:37le bit traditionnel
42:37reste l'équivalent
42:38d'un interrupteur,
42:40allumé ou éteint.
42:42Or, le qubit,
42:43lui,
42:44est bien plus subtil.
42:47Le qubit est différent
42:48parce qu'il obéit
42:49aux lois
42:49de la mécanique quantique.
42:50Il n'est pas tenu
42:53d'être uniquement
42:53dans l'état zéro
42:54ou dans l'état un.
42:57Il peut être
42:58une superposition
42:59des deux.
43:02Cette superposition
43:03d'états
43:03crée un espace
43:05mathématique
43:05qu'on représente
43:06le plus souvent
43:07sous la forme
43:07d'une sphère.
43:10Là où un bit classique
43:11ne peut exister
43:12qu'au pôle sud
43:13ou au pôle nord,
43:14le qubit peut exister
43:15n'importe où
43:15à la surface
43:16de la sphère.
43:17Ça ouvre un nouveau
43:19champ des possibles
43:20en termes
43:21d'opérations mathématiques.
43:24Mais en informatique,
43:26un seul qubit
43:26ne vous emmènera
43:27pas très loin.
43:29Un qubit
43:30n'est pas un ordinateur.
43:31Ou alors,
43:32c'est l'ordinateur
43:33le plus petit
43:34et le plus inutile
43:34du monde.
43:36Mais quand on en combine
43:37plusieurs,
43:37on développe
43:38une puissance
43:39de calcul informatique
43:40qui produit
43:40des résultats.
43:41L'utilisation conjointe
43:45de plusieurs qubits
43:46permet d'exploiter
43:47la puissance
43:48de l'intrication quantique
43:49et d'atteindre
43:50des degrés
43:50de complexité stupéfiants.
43:54Si je voulais décrire
43:56de manière exhaustive
43:57ce qui se passe
43:58quand quelques centaines
43:59de qubits sont intriqués,
44:01il me faudrait
44:01davantage de bits
44:02qu'il y a d'atomes
44:03dans l'univers visible.
44:07Et c'est cette extravagance
44:09du langage quantique
44:10qu'on cherche à exploiter
44:11avec l'ordinateur quantique.
44:15Au-delà des travaux
44:16de recherche
44:17menés par les universités,
44:19aujourd'hui,
44:20près d'une centaine
44:20de sociétés
44:21créent des qubits
44:22et développent
44:23du matériel
44:23informatique quantique.
44:26Les plus gros acteurs
44:27du secteur
44:28sont Google,
44:30Microsoft,
44:31Amazon
44:32et IBM.
44:36Son siège
44:37se trouve ici,
44:38au centre de recherche
44:39Thomas J. Watson
44:40situé à Yorktown Heights,
44:43près de New York.
44:46Je vais vous présenter
44:48notre IBM
44:48Quantum System 2.
44:50À l'intérieur
44:51se trouvent
44:51trois processeurs quantiques
44:53et notre équipe
44:54étudie actuellement
44:55des algorithmes
44:56capables d'utiliser
44:57plusieurs processeurs différents.
45:01Les qubits d'IBM
45:03sont générés
45:03grâce à de petites boucles
45:04de métaux supraconducteurs.
45:06puisque les supraconducteurs
45:09ne peuvent fonctionner
45:09qu'à des températures
45:10très basses,
45:12une unité de réfrigération
45:13occupe la partie centrale
45:15de l'ordinateur.
45:18D'ailleurs,
45:19l'unité de refroidissement
45:20d'un ordinateur quantique
45:22a l'air si futuriste
45:23qu'on la confond souvent
45:24avec l'ordinateur lui-même.
45:26Voici un réfrigérateur
45:31à dilution.
45:33Beaucoup de gens
45:33pensent que cette machine
45:34absolument sublime
45:36est un ordinateur quantique,
45:37mais ils se trompent.
45:39Ce n'en est pas un.
45:41L'ordinateur,
45:42le voilà.
45:43C'est cette puce minuscule.
45:45Ça, en fait,
45:46c'est un congélateur.
45:48Mais force est de constater
45:49qu'il est vraiment très beau.
45:52Toutes ces pièces
45:53qui brillent de mille feux
45:55ne sont que des tuyaux
45:56et des câbles
45:56conçus pour maintenir
45:58l'ordinateur quantique
45:59à une température
46:00extrêmement froide,
46:01moins 273 degrés Celsius.
46:05On est à quelques millikelvin
46:07au-dessus du zéro absolu.
46:11Ce froid cryogénique
46:13est nécessaire
46:13parce qu'on utilise
46:14des supraconducteurs
46:16pour faire nos cubites.
46:18On veut éviter au maximum
46:19le bruit
46:19ou les variations thermiques
46:21qui peuvent perturber
46:22les cubites
46:23et les rendre inopérants.
46:25Depuis 2016,
46:28IBM met à disposition
46:29du public
46:29ses ordinateurs quantiques
46:31via Internet.
46:34N'importe qui
46:34peut mettre au point
46:35un algorithme quantique
46:36analogue
46:37à un programme informatique
46:38classique
46:39et le soumettre
46:40à l'ordinateur.
46:43Depuis qu'on les a mis
46:45sur le cloud,
46:46nos ordinateurs
46:47ont exécuté
46:47plus de 3 000 milliards
46:49de tâches.
46:49Pour exécuter
46:51un algorithme
46:52sur un ordinateur
46:53quantique,
46:54il faut paramétrer
46:55l'état initial
46:56des cubites
46:57puis les manipuler
46:58en suivant
46:59plusieurs étapes.
47:01Pour ce faire,
47:02IBM utilise
47:03sur ces systèmes
47:04des impulsions
47:05micro-ondes.
47:08Ces impulsions
47:09micro-ondes
47:10basculent le cubite,
47:11le placent en état
47:12de superposition
47:13et le mesurent.
47:15Une fois les manipulations
47:16effectuées,
47:17les cubites sont lus
47:18et leur état quantique
47:20s'effondre,
47:21donnant soit un zéro,
47:23soit un un.
47:25Mais il y a un hic.
47:27Il peut y avoir
47:28destruction spontanée
47:29des cubites
47:30à partir de l'état excité
47:31ou en passant
47:32de l'état un
47:33à l'état zéro
47:34et ce au mauvais moment.
47:36Et ça peut se produire
47:37environ toutes les millisecondes.
47:39Ces erreurs sont inhérentes
47:40à la nature quantique
47:41de l'appareil.
47:43Corriger ces erreurs
47:44est l'un des plus grands défis
47:45de l'informatique quantique.
47:47Les ordinateurs quantiques
47:49actuels n'étant pas
47:50capables de le faire seuls,
47:52une dernière étape
47:53est donc nécessaire.
47:56L'information ressort,
47:58elle est envoyée
47:59vers un ordinateur
48:00sur lequel on procède
48:01à l'atténuation
48:02des erreurs,
48:03on traite les résultats,
48:05on corrige le bruit
48:06et on renvoie
48:06le tout dans le cloud.
48:10Il est facile d'imaginer
48:11que l'informatique quantique
48:13succédera
48:14à l'informatique classique
48:15et que bientôt,
48:17vous verrez s'afficher
48:18sur votre écran
48:19une fenêtre disant
48:20avec la nouvelle puce
48:21Cubitium.
48:24La question qu'on me pose
48:26sans arrêt,
48:27c'est quand est-ce que
48:28je pourrais jouer
48:29à Minecraft
48:29ou à Doom
48:30sur un ordinateur quantique ?
48:32Les ordinateurs quantiques
48:34ne sont pas adaptés
48:35à toutes les tâches.
48:36Il n'y aura jamais
48:36de PowerPoint
48:37ou de Word quantique.
48:38Ça ne servirait à rien.
48:41Nos PC et nos consoles
48:42de jeux sont parfaitement
48:43adaptés à ce genre
48:44d'applications.
48:46Les ordinateurs quantiques
48:47fonctionnent très différemment
48:49et sont destinés
48:50à des tâches bien précises.
48:53Les spécialistes envisagent
48:55une utilité dans des domaines
48:56tels que la simulation
48:57de comportements quantiques
48:59en chimie
48:59et en science des matériaux.
49:03Et pour l'optimisation
49:04de systèmes complexes
49:05comme les réseaux
49:07de distribution de l'énergie
49:08ou la recherche
49:09via des bases de données.
49:13Quoi qu'il en soit,
49:15l'avenir de l'informatique
49:16quantique n'est pas encore écrit.
49:21Les choses progressent
49:24très vite partout dans le monde
49:25et je pense qu'on verra
49:27très bientôt
49:28un ordinateur quantique
49:29exécuter une tâche
49:31totalement hors de portée
49:32des machines actuelles.
49:33Ça devrait être possible
49:36d'ici 5 à 10 ans
49:37à mon avis.
49:39L'avenir de l'informatique
49:41comprendra
49:42des coprocesseurs classiques,
49:43des coprocesseurs d'IA
49:44et des coprocesseurs quantiques
49:46qui travailleront de concert.
49:49Et à mon sens,
49:50le plus palpitant sera
49:51de réussir à exploiter
49:52ces différents coprocesseurs.
49:55Je pense qu'un ordinateur
49:57quantique performant
49:58parviendra à exécuter
49:59certaines tâches
50:00beaucoup plus rapidement.
50:01Mais premièrement,
50:03on n'en est pas sûrs.
50:04Et deuxièmement,
50:05et c'est mon côté pessimiste
50:06qui parle,
50:07on risque de découvrir
50:08que ces tâches
50:09sont finalement très limitées
50:10et hautement spécialisées.
50:12Mais ces travaux de recherche
50:14n'en demeurent pas
50:14moins captivants.
50:22La physique quantique
50:23est née
50:24il y a plus d'un siècle.
50:25Et bien que nous ne commencions
50:29à maîtriser le domaine quantique
50:31que depuis peu,
50:33ces quelques décennies
50:34ont suffi à révolutionner
50:35le monde dans lequel nous vivons.
50:39Les systèmes quantiques
50:40qu'on est capable de construire
50:42et de manipuler
50:42ont radicalement évolué.
50:44La mécanique quantique
50:46fait déjà partie
50:46de notre quotidien.
50:48Elle nous permet
50:49d'agir sur le monde.
50:50Elle est dans chaque transistor
50:52et chaque ordinateur.
50:53Elle décrit
50:55les interactions fondamentales
50:56qui régissent l'univers.
50:58Et on a besoin
50:58de comprendre
50:59l'infiniment petit
51:00pour accomplir
51:01de grandes choses.
51:05Les mystères à élucider
51:06n'ont pas disparu.
51:08Mais ce qui a augmenté
51:09et que je trouve remarquable,
51:11c'est le nombre
51:11de propriétés quantiques
51:12toutes plus curieuses
51:13et stupéfiantes
51:14les unes que les autres
51:15qui font désormais
51:16partie de notre quotidien.
51:19Mais que nous réserve
51:21l'avenir ?
51:23Qu'est-ce que la technologie
51:24quantique aura à nous offrir
51:25dans les prochaines décennies ?
51:28Comme on dit à nos enfants,
51:29j'ai connu le monde
51:30avant Internet
51:31ou avant les smartphones.
51:34D'ici 50 ans,
51:35les gens parleront
51:36de technologies
51:37qui seront normales
51:38pour eux
51:38et qu'on ne peut même
51:39pas imaginer aujourd'hui.
51:42Je pense que dans 50 ans,
51:44l'intrication
51:44ou la superposition quantique
51:46n'étonneront plus personne.
51:48Ce sera devenu banal.
51:49Ce que j'adore
51:52dans la mécanique quantique,
51:53c'est qu'elle nous semble
51:54totalement contre-intuitive.
51:56Elle nous dit
51:57que quelque chose
51:57se joue au-delà
51:58de ce qu'on pense comprendre.
52:00Notre intuition
52:01n'est pas toujours fiable.
52:02Pour avancer,
52:03on doit s'en remettre
52:04à la compréhension du monde
52:05que nous apporte
52:06la mécanique quantique.
52:07C'est très clair.
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