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Questions-réponses : Seth Lloyd
Seth Lloyd, professeur de génie mécanique au MIT, fait partie des pionniers de l'informatique quantique : il a proposé la première conception technologiquement réalisable d'un ordinateur quantique. Si les humains construisent un jour un ordinateur quantique utile et polyvalent, il devra beaucoup à Lloyd. Plus tôt cette année, il a publié une introduction populaire à la théorie quantique et à l'informatique, intitulée Programmation de l'univers , qui a avancé la thèse surprenante que l'univers est lui-même un ordinateur quantique.
Crédit : Ed Quinn
Examen de la technologie : Dans votre nouveau livre, vous êtes admirablement explicite : vous écrivez, L'Univers est indiscernable à partir d'un ordinateur quantique. Comment cela peut-il être vrai?
Cette histoire faisait partie de notre numéro de juillet 2006
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Seth Lloyd : Je sais que cela semble fou. Je me sens désolé quand je le dis. Et les gens qui ont revu le livre le prennent comme une métaphore. Mais c'est effectivement le cas. Nous ne pourrions pas construire d'ordinateurs quantiques à moins que l'univers ne soit quantique et l'informatique. Nous pouvons construire de telles machines parce que l'univers stocke et traite des informations dans le domaine quantique. Lorsque nous construisons des ordinateurs quantiques, nous détournons ce calcul sous-jacent afin de lui faire faire ce que nous voulons : peu et/ou/pas de calculs. Nous piratons l'univers.
TR : Vos critiques peuvent être pardonnés de penser que vous avez écrit métaphoriquement. À chaque époque, les scientifiques ont comparé l'univers à la technologie la plus compliquée qu'ils connaissaient. Newton pensait que l'univers était comme une horloge.
SL : Vous pourriez être plus direct : Lloyd construit des ordinateurs quantiques ; par conséquent, Lloyd pense que l'univers est un ordinateur quantique. Mais je pense que c'est injuste.
TR : Vous y croyez depuis peu : c'est-à-dire que l'information est une propriété physique de l'univers et que cette information génère des informations plus complexes – et avec elle, tout le monde phénoménal.
SL : Imaginez l'électron, qu'un ordinateur ordinaire utilise pour stocker des données. Comment peut-il avoir des informations qui lui sont associées ? L'électron peut être ici ou là. Il enregistre donc un peu d'information, une des deux possibilités : on ou off.
TR : Bien sûr, mais comment la quantité d'informations augmenter ?
SL : Si vous cherchez des endroits où les lois de la physique permettent d'injecter des informations dans l'univers, alors vous devez vous tourner vers la mécanique quantique. La mécanique quantique a un processus appelé décohérence - qui a lieu pendant la mesure, par exemple. Un qubit [ou quantum bit] qui était, bizarrement, à la fois ici et il y a soudainement ici ou là. Des informations ont été ajoutées à l'univers.
TR : Et pourquoi l'univers tend-il à la complexité ?
SL : Cette notion de l'univers en tant qu'ordinateur quantique géant vous apporte quelque chose de nouveau et d'important que vous n'obtenez pas des lois ordinaires de la physique. Si vous regardez en arrière de 13,8 milliards d'années jusqu'au début de l'univers, l'état initial était extrêmement simple, ne nécessitant que quelques bits à décrire. Mais je vois sur votre table une orchidée complexe et très belle - où le Zut toutes ces informations complexes proviennent-elles ? Les lois de la physique sont muettes sur cette question. Ils n'ont aucune explication. Ils n'encodent pas un désir de complexité.
TR : [Complètement perplexe] Hmmm …
SL : L'univers aurait-il pu naître d'un hasard total ? Non. Si nous imaginons que chaque particule élémentaire était un singe tapant depuis que le temps a commencé à la vitesse maximale autorisée par les lois de la physique, le plus long tronçon de Hamlet qui aurait pu être généré est quelque chose comme Être ou ne pas être, c'est le – . Mais imaginez des singes qui tapent sur des ordinateurs qui reconnaissent le charabia aléatoire comme un programme. La théorie algorithmique de l'information montre qu'il existe des programmes courts et aléatoires qui peuvent amener un ordinateur à écrire toutes les lois de la physique. Donc, pour que l'univers soit complexe, vous avez besoin d'une génération aléatoire, et vous avez besoin de quelque chose pour traiter cette information selon quelques règles simples : en d'autres termes, un ordinateur quantique.
TR : Plus concrètement : à quelle distance sommes-nous des applications commerciales largement utilisées de l'informatique quantique ?
SL : Aujourd'hui, le plus grand ordinateur quantique à usage général ne compte qu'une douzaine de bits. Nous sommes donc dans au moins une décennie ou deux. Mais nous avons déjà construit des ordinateurs quantiques qui simulent d'autres systèmes quantiques : vous pourriez les appeler quantiques analogique des ordinateurs. Ces petites machines peuvent effectuer des calculs qui nécessiteraient un ordinateur ordinaire plus grand que l'univers.
TR : Quelle est la prochaine grande chose à faire en informatique quantique ?
SL : Du point de vue techno-geek, expérimentaliste, c'est la pacification du monde microscopique et quantique. C'est le Far West là-bas.
TR : Programmation de l'univers se termine par une note personnelle. Vous décrivez comment votre ami Heinz Pagels, un physicien de renom, est décédé lors d'une randonnée avec vous dans le Colorado. Vous trouvez une certaine consolation dans votre théorie de l'informatique quantique universelle : Mais nous ne l'avons pas entièrement perdu. Pendant qu'il vivait, Heinz a programmé son propre morceau de l'univers. Le calcul qui en résulte se déroule en nous et autour de nous…
SL : Eh bien, c'est une assez mauvaise consolation quand quelqu'un que vous aimez est mort. Mais c'est une plus vraie consolation que l'idée qu'un jour vous pourriez le rencontrer au paradis.