La Téléportation Quantique
Il ne s'agit pas de téléportation tel que décrite
dans la science-fiction bien qu'il y ait un lien entre les deux. Le type
de téléportation dont on fait état ici est celle des
attributs quantiques.
Voici quelques exemples d'attributs quantiques: le spin d'un életron,
la polarisation d'un photon, les niveaux d'énergie d'un atome. Le
principe que nous exposons ici est décrit en terme de polarisation
de la lumière. Pour plus de détails sur les propriétés
des photons polarisés consultez la page
d'introduction à l'optique quantique.
La situation est la suivante: un photon PSI polarisé selon une polarisation
Ø (theta) inconnue est donné à Alice. Sa mission est
de le transmettre à Bob.
Le problème est que Bob se trouve TRÈS TRÈS loin (disons
sur la planete Mars) et qu'Alice ne sait pas parfaitement où il
se trouve.
Selon les règles de la mécanique quantique, il est impossible
pour Alice de mesurer avec précision la polarisation de PSI pour
en faire part à Bob par la suite.
Selon les règles de la mécanique quantique, il est impossible
pour Alice de faire des copies conformes de PSI et de les envoyer ça
et là dans l'espoir que Bob en recoive une.
À ce jour, la seule solution connue consistait à "guider"
l'état PSI physiquement de son point de depart à son point
d'arrivée. Ceci est TRÈS lent et fort difficile (surtout
si PSI est un seul photon...). De plus, si Alice ne sais tout simplement
pas où se trouve Bob il lui sera pratiquement impossible de lui
transmettre PSI.
Supposons maintenant qu'Alice et Bob aient partagé avant le départ
de Bob une paire de photons EPR.
Alice a gardé son photon (A) à la maison et Bob a transporté
le sien (B) avec lui en voyage. Ils seront alors en mesure de transmettre
l'état de PSI par l'intermédiaire de cette paire EPR.
C'est ce que l'on nomme la téléportation quantique.
Alice mesure la paire de photons constituée des particules PSI et
A dans la base de Bell au moyen d'un hypothétique cristal permis
par la mécanique quantique. Remarquez que cette mesure aura pour
effet de détruire la polarisation de PSI qui se trouve dans les
mains d'Alice
La mesure des particules PSI et A dans la base de Bell aura pour effet
que celles-ci se retrouveront dans un des états de Bell. D'autre
part, ceci aura pour effet de transformer la particule B en un de 4 états
possibles dépendemment de l'état de Bell obtenu chez Alice.
Comme l'effet
E.P.R. ce phenomène se produit à distance, quelle que
soit la position de la particule B. Néanmoins ceci ne permet pas
à Alice de communiquer de l'information à Bob. Bob ne sais
pas dans quel état se trouve maintenant sa particule B. Il ne sait
même pas que l'état a changé.
Alice et Bob se sont mis d'accord avant son départ sur un codage
permettant à Alice de transmettre à Bob le résultat
de sa mesure dans la base de Bell. Chacun des résultats possible
est associé aux messages 00, 01, 10, 11 du langage binaire.
Alice peut transmettre à Bob le résultat de sa mesure au
moyen d'un signal radio classique qui ne requiere pas de précision,
ni même qu'Alice ne sache où se trouve Bob! Cette transmission
peut s'effectuer à la vitesse de la lumière, bien entendu...
et ne nécessite aucun lien de communication privilégié
tel une fibre optique entre les deux.
À chacune des situations décrites par les codages 00, 01,
10, 11 ont peut associer un opérateur unitaire permettant de ramener
la valeur erronée de PSI sur le juste chemin.
Bob peut corriger sa particule B au moyen de l'opérateur associé
au résultat de la mesure d'Alice afin d'obtenir la particule B dans
l'état identique à PSI.
Le processus complet peut être schématisé par le dessin
ci-haut. Pour téléporter PSI à Bob, Alice doit partager
une paire EPR (A-B) avec lui, mesurer PSI et A, et au moyen de deux bits
d'information classique en communiquer le resultat à Bob, qui pourra
finalement modifier sa particule B pour en obtenir PSI.
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Dernière mise à jour: 20 décembre 1997