Des chercheurs ont réussi à faire remonter dans le temps une particule élémentaire simulée

Cependant, ne commencez pas tout de suite à investir dans des condensateurs de flux.

• La deuxième loi de la thermodynamique stipule que l’ordre se déplace toujours vers le désordre, que nous ressentons comme une flèche du temps.
• Les scientifiques ont utilisé un ordinateur quantique pour montrer que le voyage dans le temps est théoriquement possible en faisant passer une particule simulée d’un état entropique à un état plus ordonné.
• Si la théorie générale de la relativité d’Einstein permet le voyage dans le temps, les moyens pour y parvenir restent improbables dans la nature.

En 1895, H.G. Wells a publié La Machine à explorer le temps, l’histoire d’un inventeur qui construit un appareil voyageant à travers une quatrième dimension temporelle. Avant la nouvelle de Wells, le voyage dans le temps existait dans le domaine de la fantaisie. Après Wells, le voyage dans le temps est devenu un phénomène potentiellement scientifique.

Puis les équations d’Einstein nous ont fait entrer dans le domaine quantique et nous ont donné une vision plus nuancée du temps. Pas moins que le logicien mathématique Kurt Gödel a découvert que les équations d’Einstein permettaient de voyager dans le temps. Le problème ? Aucune des méthodes proposées pour voyager dans le temps n’a jamais été pratique « sur des bases physiques ».

Alors, « Pourquoi s’en tenir à des motifs physiques ? » ont demandé des scientifiques du Laboratoire national d’Argonne, de l’Institut de physique et de technologie de Moscou et de l’ETH Zurich avant d’envoyer avec succès une particule élémentaire simulée dans le temps.

Avertissement : leurs résultats sont alléchants, mais ils finiront par décourager tous les seigneurs du temps en formation.

La grande évasion quantique

De nombreuses lois de la physique considèrent l’avenir et le passé comme une différence sans distinction. Il n’en va pas de même avec la deuxième loi de la thermodynamique, qui stipule qu’un système fermé passe toujours de l’ordre au désordre (ou à l’entropie). Par exemple, si vous brouillez un œuf pour faire une omelette, vous avez ajouté beaucoup de désordre dans le système fermé qui était l’œuf initial.

Cela conduit à une conséquence importante de la deuxième loi : la flèche du temps. Un processus qui génère de l’entropie – comme le battage de votre œuf – sera irréversible si vous n’y mettez pas plus d’énergie. C’est pourquoi une omelette ne se reforme pas en œuf ou pourquoi les boules de billard ne reforment pas spontanément un triangle après la rupture. Comme une flèche lancée, l’entropie se déplace dans une seule direction, et nous en constatons l’effet avec le temps.

Nous sommes piégés par la deuxième loi de la thermodynamique, mais l’équipe internationale de scientifiques voulait voir si la deuxième loi pouvait être violée dans le domaine quantique. Comme un tel test est impossible dans la nature, ils ont utilisé ce qu’il y a de mieux : un ordinateur quantique IBM.

Les ordinateurs traditionnels, comme celui sur lequel vous lisez ceci, utilisent une unité d’information de base appelée bit. Tout bit peut être représenté par un 1 ou un 0, mais un ordinateur quantique utilise une unité d’information de base appelée qubit. Un qubit est constitué d’un 1 et d’un 0 simultanément, ce qui permet au système de calculer et de traiter les informations beaucoup plus rapidement.

Dans leur expérience, les chercheurs ont substitué ces qubits aux particules subatomiques et les ont soumis à un processus en quatre étapes. Tout d’abord, ils ont disposé les qubits dans un état connu et ordonné et les ont empêtrés – ce qui signifie que tout ce qui arrivait à l’un affectait les autres. Ensuite, ils ont lancé un programme d’évolution sur l’ordinateur quantique, qui a utilisé des impulsions radio à micro-ondes pour décomposer cet ordre initial en un état plus complexe.

Troisième étape : un algorithme spécial modifie l’ordinateur quantique pour permettre au désordre de s’ordonner davantage. Les qubits sont à nouveau frappés par une impulsion micro-ondes, mais cette fois-ci, ils reviennent à leur passé, à leur moi ordonné. En d’autres termes, ils sont vieillis d’environ un millionième de seconde.

Selon l’auteur de l’étude, Valerii M. Vinokur, du Laboratoire national d’Argonne, cela équivaut à pousser contre les ondulations d’un étang pour les ramener à leur source.

Comme la mécanique quantique est une affaire de probabilité (et non de certitude), le succès n’était pas garanti. Cependant, dans un ordinateur quantique de deux qubits, l’algorithme a réussi un saut de temps impressionnant dans 85 % des cas. Lorsqu’il est passé à trois qubits, le taux de réussite est tombé à environ 50 %, ce que les auteurs attribuent aux imperfections des ordinateurs quantiques actuels.

Les chercheurs ont récemment publié leurs résultats dans Scientific Reports.

Mettre de l’ordre dans le chaos

Les résultats sont fascinants et stimulent l’imagination, mais ne commencez pas encore à investir dans des condensateurs de flux. Cette expérience nous montre également que le fait de renvoyer dans le temps même une particule simulée nécessite une sérieuse manipulation extérieure. Créer une telle force extérieure pour manipuler ne serait-ce que les ondes quantiques d’une particule physique est bien au-delà de nos capacités.

« Nous démontrons que l’inversion du temps, même pour UNE seule particule quantique, est une tâche insurmontable pour la nature », a écrit l’auteur de l’étude, Vinokur, au New York Times dans un courriel. « Le système composé de deux particules est encore plus irréversible, sans parler des œufs – composés de milliards de particules – que nous cassons pour préparer une omelette. »

Un communiqué de presse du Département de l’énergie note que pour que « la chronologie nécessaire pour qu’une force extérieure apparaisse spontanément et manipule correctement les ondes quantiques » apparaisse dans la nature et dés-embrouille un œuf « se prolongerait plus longtemps que celle de l’Univers lui-même ». En d’autres termes, cette technologie reste liée à l’informatique quantique.

Mais la recherche n’est pas seulement une expérience de pensée de haute technologie. Bien qu’elle ne nous aide pas à développer des machines à remonter le temps dans le monde réel, l’algorithme a le potentiel d’améliorer l’informatique quantique de pointe.

« Notre algorithme pourrait être mis à jour et utilisé pour tester des programmes écrits pour les ordinateurs quantiques et éliminer les parasites et les erreurs », a déclaré l’auteur de l’étude, Andrey Lebedev, dans un communiqué.

Un voyage dans le temps non simulé est-il possible ?

Comme l’a prouvé Kurt Gödel, les équations d’Einstein n’interdisent pas le concept de voyage dans le temps, mais elles posent un obstacle improbable à franchir.

Écrivant pour Big Think, Michio Kaku souligne que ces équations permettent toutes sortes de manigances en matière de voyage dans le temps. Gödel a découvert que si l’Univers tournait et que quelqu’un voyageait assez vite autour de lui, ils pourraient arriver à un point avant de partir. Le voyage dans le temps pourrait également être possible si vous voyagiez autour de deux cordes cosmiques en collision, si vous traversiez un trou noir en rotation, ou si vous étiriez l’espace via la matière négative.

Bien que toutes ces possibilités soient mathématiquement valables, Kaku souligne qu’elles ne peuvent pas être réalisées par des mécanismes physiques connus. De même, la capacité de ramener des particules physiques dans le temps reste hors de notre portée. Le voyage dans le temps reste à toutes fins utiles de la science-fiction.

Mais le voyage dans le temps pourrait un jour devenir une réalité quotidienne dans nos ordinateurs, faisant de nous tous des seigneurs du temps (au sens étroit du terme).

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Source : Big Think – Traduit par Anguille sous roche