Qu’est-ce que la téléportation ?

Pour les personnages de Star Trek, le transporteur est un appareil qui peut déplacer une personne ou un objet sur de grandes distances, sans avoir recours à un vaisseau spatial. La première étape, la dématérialisation, consiste à convertir l’individu en un faisceau d’énergie, expliquait en 2023 une chercheuse suédoise qui s’intéressait au vocabulaire utilisé pour décrire la téléportation. Auparavant, l’appareil doit toutefois décoder et enregistrer l’arrangement de la matière qui est unique à cette personne, afin d’avoir un « patron » permettant de la reconstruire fidèlement à la fin du parcours, ajoutait en 2024 Elizabeth Stanway, du département d’astronomie et d’astrophysique de l’Université Warwick.

L’énergie est alors transportée vers la destination et réassemblée sous forme de matière pour recréer l’individu. 

Outre certaines considérations philosophiques —qu’est-ce qui définit la personnalité d’un humain ou doit-on tuer l’original pour réaliser la copie— la téléportation telle que présentée comporte des défis technologiques de trois ordres : l’énergie, l’information et le quantique.

1) Beaucoup trop d’énergie

Le physicien théorique Lawrence Krauss a écrit un livre en 1995 intitulé The Physics of Star Trek. En entrevue pour le magazine Scientific American en 2009, il expliquait que pour séparer les atomes d’une personne et générer un jet de matière, il faudrait élever sa température de plusieurs milliards de degrés. De plus, transformer ensuite cette matière en énergie produirait l’équivalent d’une bombe nucléaire de 1000 mégatonnes.

Cependant, cette conversion est encore plus complexe. Il est vrai qu’il existe un lien entre la matière et l’énergie, comme l’illustre la célèbre formule d’Einstein, E=mc². Les scientifiques ont toutefois découvert que, pour changer de la matière en énergie dans un laboratoire, il faut créer ou détruire une quantité égale d’antimatière, notaient en 2007 des physiciens de l’Université de l’Illinois. Par conséquent, même en élevant la température d’une personne de plusieurs milliards de degrés, cela ne suffit pas pour la transformer en énergie. Le problème inverse se poserait au point de destination. 

2) Beaucoup trop d’informations

L’une des étapes cruciales de la téléportation à la Star Trek est de mesurer l’emplacement de chaque atome, et même de chaque particule, qui compose la personne. Cette information est entreposée dans une mémoire informatique pour ensuite être transmise. 

Selon Lawrence Krauss, dans l’état actuel de nos moyens de stockage de l’information, cela nécessiterait une pile de disques durs de 100 gigaoctets chacun, dont la taille ferait le tiers de la distance qui nous sépare du centre de la galaxie.

Dans un article publié en 2012, des étudiants de l’Université de Leicester ont calculé le temps requis pour transférer cette information et ainsi téléporter une personne. Ils ont pris en considération la taille du génome humain qui contient toute l’information nécessaire pour reconstruire le corps physique, de même que l’information se trouvant dans le cerveau —qui est essentielle pour reproduire la personnalité. Ils ont estimé que le transfert de ces données prendrait 4,85 X 10¹⁵ années avec une bande passante de 29,5 à 30 GHz. Cela correspond à 350 000 fois l’âge de l’univers.

3) Des limites quantiques

Cependant, un des obstacles les plus importants à la téléportation nous vient de la physique quantique. Pour recréer un être humain identique à destination, le transporteur doit connaître précisément l’emplacement et l’état quantique de chacune des particules qui le composent. Or, le principe d’incertitude d’Heisenberg dit que cela est impossible, observait en 2009 Lawrence Krauss.

En effet, ce principe stipule qu’on ne peut pas mesurer avec précision à la fois la vitesse et la position d’une particule, peut-on lire sur la page concernant ce concept de Caltech. Si chaque atome du corps reconstruit est placé exactement à côté de son voisin à l’échelle quantique, l’incertitude par rapport à sa vitesse signifie que le corps volerait en éclat dans une réaction nucléaire en une fraction de seconde, soulignait Elizabeth Stanway, de l’Université Warwick.

Ce problème était d’ailleurs connu des auteurs de la série Star Trek: The Next Generation, lancée en 1987, soit une vingtaine d’années après la série originale. Ils ont même imaginé un dispositif spécial, le « compensateur d’Heisenberg », pour résoudre la situation. À la question « comment les compensateurs d’Heisenberg fonctionnent-ils » posée par le magazine Time en 1994, le conseiller scientifique de la série aurait répondu: « Ils fonctionnent très bien, merci. »

Et la téléportation quantique ?

Depuis une quinzaine d’années, on entend parler dans les médias de téléportation quantique (ici, ici et ici). Il ne s’agit toutefois pas de téléportation au sens où on l’entend généralement, depuis que Star Trek a popularisé ce terme.

La téléportation quantique est plutôt basée sur le principe de l’intrication. Ce phénomène survient lorsqu’il existe un certain lien entre deux particules et que cela nous oblige à les considérer comme un système unique, même si elles sont très loin l’une de l’autre.

En se basant sur ce principe, des physiciens ont réussi en 1997 à transférer la polarisation d’un photon à une autre photon. Ceux-ci avaient été intriqués au préalable. On parle donc de téléporter de l’information plutôt que de la matière, soulignait-on en 2020 sur le site de la National Science Foundation des États-Unis. De plus, cela fonctionne seulement pour les particules, spécifiait déjà Lawrence Krauss en 2009.

Verdict

Des défis technologiques insurmontables empêchent la mise au point d’appareils de téléportation comme ils sont présentés dans Star Trek. Et malgré le terme « téléportation quantique » employé par les scientifiques, la solution ne semble pas se trouver dans le monde de la physique quantique.

Ce texte est le quatrième d’une série de 8 sur les mythes du quantique.