Les trous de ver pourraient être la clé pour vaincre le principe d’incertitude d’Heisenberg, disent des physiciens

Le voyage dans le temps semble beaucoup plus courant dans la science-fiction que dans la réalité. Après tout, nous n’avons jamais rencontré quelqu’un venant du futur. Mais toute la physique que nous connaissons indique que les trous de ver – un autre favori de la science-fiction – pourraient réellement être utilisés pour voyager dans le temps.

Et selon un article de physiciens chinois, l’utilisation des trous de ver pour voyager dans le temps pourrait nous permettre de dépasser le principe d’incertitude d’Heisenberg – décrit comme l’une des idées les plus célèbres (et probablement les plus incomprises) de la physique – et même de résoudre certains des problèmes les plus difficiles de l’informatique.

Les trous de ver sont comme des portails entre deux endroits de l’Univers. Si vous tombez d’un côté, vous ressortez immédiatement de l’autre, quelle que soit la distance qui les sépare. Mais les trous de ver sont aussi des portails entre deux moments de l’Univers. Comme Carl Sagan aimait à le dire, on n’émerge pas seulement ailleurs dans l’espace, mais aussi ailleurs dans le temps.

Si les deux côtés d’un trou de ver étaient suffisamment proches l’un de l’autre, vous pourriez même être capable de vous empêcher de tomber dedans. Vous pourriez émerger dans le temps, courir vers la version de vous qui s’apprête à entrer dans le vortex et la plaquer au sol.

Cela créerait ce que l’on appelle une courbe temporelle fermée, ou CTC, et poserait quelques problèmes logiques. Je veux dire, si vous vous empêchez de sauter dans le vortex, alors comment avez-vous pu sauter pour émerger de l’autre côté et vous plaquer au sol ?

Il s’agit d’une version du paradoxe du grand-père, dans laquelle vous avez fait quelque chose après avoir voyagé dans le temps pour vous rendre incapable de voyager dans le temps, ce qui vous rend incapable de vous arrêter, ce qui vous rend capable de vous arrêter, et ainsi de suite.

Les physiciens savent que la nature paradoxale des CTC leur confère des propriétés intéressantes. Vous pouvez les utiliser pour faire des choses comme mesurer les propriétés des particules mieux que ce que le principe d’incertitude d’Heisenberg dit que vous devriez pouvoir faire, et vous pouvez même résoudre des problèmes de calcul que les ordinateurs quantiques ne vous permettent même pas de résoudre.

Mais ces paradoxes gênants subsistent, et les physiciens n’aiment pas les paradoxes.

Ils ont donc imaginé des alternatives appelées “courbes temporelles ouvertes” ou “OTC”. Ces courbes vous permettent toujours de voyager dans le temps, mais elles exigent que l’Univers conspire à toujours créer des trous de ver suffisamment éloignés les uns des autres pour que vous ne puissiez jamais, quoi que vous fassiez, vous empêcher de tomber dedans. Vous pourriez être capable d’émerger et de vous observer, mais vous ne pourriez rien y faire. Paradoxe évité.

Mais les DUT peuvent-ils faire toutes les choses cool que les CTC peuvent faire ? Une équipe dirigée par Mile Gu de l’université de Tsinghua à Pékin, en Chine, a décidé de le découvrir.

Ils se sont d’abord penchés sur la question des mesures : un DUT pourrait-il être utilisé pour mesurer les propriétés d’un groupe de particules avec une précision illimitée ? En mécanique quantique classique, toutes les mesures sont limitées par le principe d’incertitude d’Heisenberg, qui impose une limite fondamentale à ce que nous pouvons savoir sur une particule.

Mais le groupe de Gu a montré que si l’on tire parti de la manière dont les particules peuvent être synchronisées entre elles avant d’entrer dans un OTC, toutes les particules émergeront de l’autre côté du vortex en étant à peu près exactement alignées les unes avec les autres.

Selon Heisenberg, on ne peut pas mesurer une particule individuelle avec une précision illimitée, mais mesurer chaque membre du groupe entier permettrait aux chercheurs de dépasser cette limite fondamentale. C’est un peu comme si un seul lancer de pièce de monnaie ne permettait pas de savoir si la pièce a des têtes des deux côtés, mais que 1 000 lancers plus tard, on pouvait en être presque sûr.

Puis l’équipe a fait encore mieux. Elle a montré que des systèmes très similaires pouvaient être utilisés comme ordinateurs – des ordinateurs qui fonctionneraient encore mieux que les ordinateurs quantiques. Certains des problèmes de calcul les plus difficiles sont ceux pour lesquels nous devons simplement essayer toutes les réponses auxquelles nous pouvons penser, voir laquelle fonctionne le mieux, et espérer que nous n’avons pas oublié d’en essayer une qui aurait fonctionné encore mieux.

Les ordinateurs quantiques ne seront pas toujours capables de maîtriser ce genre de problèmes, mais les physiciens avaient montré que les CTC le pouvaient. Et maintenant, l’équipe de Gu a montré que les DUT le pouvaient aussi.

Tout cela, bien sûr, n’est vraiment utile que si les trous de ver (ou d’autres moyens de voyager dans le temps) existent. Ils sont autant une conséquence des lois de la physique que les trous noirs, donc il semble qu’ils devraient exister quelque part.

Les astronomes, les cosmologistes et les physiciens des particules font de leur mieux pour scruter l’Univers à leur recherche. S’ils trouvent un jour un trou de ver, qu’il permette ou non de s’attaquer à son passé, les physiciens seraient en mesure d’utiliser certaines de ces propriétés remarquables pour mesurer et calculer d’une manière qui semble impossible partout ailleurs dans l’Univers.

L’article a été publié dans NPJ Quantum Information.