Relativité et téléportation quantique - une expérience de pensée

Cette expérience met en jeu la théorie de la relativité ainsi que la mécanique quantique et propose de mettre en évidence la possibilité d'une communication dans le passé !

Elle pourrait se faire à proximité de la Terre, mais pour que les effets relativistes soient plus impressionnants, nous allons imaginer un petit trou noir dans le système solaire à disons, 1 000 000 000 km de la Terre, soit environ 1 heure / lumière. Un échange classique d’information prendra donc 2 heures aller-retour.

D'autre part, les indications de jour et d'heure ne sont pas d'une rigueur absolue et ne sont données qu'à titre indicatif puisqu'elles ne prennent pas en compte la distorsion progressive de l'espace-temps lorsqu'on s'approche ou qu'on s'éloigne d'un champ de gravitation.

Voici donc le scénario de l’expérience.

Avant le départ d’un vaisseau à destination du trou noir, un système de communication quantique est mis au point mettant en jeu 3 particules. (a,b,c),  a et c sont préalablement intriquées, (a) est conservé sur Terre, (c) est à mis bord du vaisseau. (b) est la particule dont on veut téléporter l’état quantique vers les cosmonautes.

Une fusée quitte la Terre le 01/01 à 12h 00' à destination du trou noir pour une mise en orbite le 01/06 à 12h 00'.

Après 6 mois de voyage, le vaisseau se positionne en orbite autour du trou noir de façon qu’une journée en orbite corresponde à 1 semaine sur Terre. (phénomène relativiste de ralentissement du temps due à la masse du trou noir)

Le 02/06 à 12h 00' pour les cosmonautes, nous sommes donc le 08/06 12h 00' sur Terre.  

A ce moment précis sur Terre, on procède à l’intrication des particules (a et b) et à la mesure du système quantique qui prend un état aléatoire (mesure de Bell), c’est la décohérence, appelons cet état « e1 »

Mais cette mesure est destructrice et toute nouvelle mesure de la particule "jumelle" à bord du vaisseau produira un nouvel état aléatoire.

Le résultat de la mesure est aussitôt transmis par radio au vaisseau, mais pour 1 heure / lumière de voyage, le temps à bord du vaisseau n’a passé que de 1h / 7 = 8’ 57’’, arrondissons à 8’.

Les cosmonautes procèdent alors à la mesure du système quantique à bord du vaisseau composé d’une seule particule (c). La décohérence produit un état aléatoire « e2 ».

En comparant le résultat de la mesure sur Terre du système  (ab = « e1 ») avec le système « c = e2 », les cosmonautes en déduisent l’état initial de la 3^ème particule (b) pourtant restée sur Terre. (c’est ce qu’autorise l’intrication et la téléportation quantique)

Les cosmonautes sont donc en mesure de décrypter un message, particule (b) parti de la Terre le 08/06 à 12h 00' et qui arrive, à leur propre horloge, le 02/06 à 12h 08’.

Ils ont intercepté un message venant de leur futur sans que ne soit violée la relativité !

Néanmoins, cette information ne sera utilisable que dans le référentiel des cosmonautes et aucun paradoxe temporel ne pourra survenir, par exemple, sur Terre

En définitive, dès que le vaisseau aura quitté le champ gravitationnel du trou noir, le rythme temporel des cosmonautes aura rejoint celui de la Terre, et à leur retour 6 mois plus tard, ils seront en mesure d’apporter la preuve qu’ils ont bien reçu, le 02/06 à 12h 08’ à l’heure du vaisseau, l’information portée par la particule (b) pourtant restée sur Terre et dont l'état quantique aura été transmis depuis la Terre le 08/06 à 12h 00’.

Notez que cette preuve aurait pu également être envoyée sur Terre par communication classique juste après l'expérience. Le message serait alors arrivé sur Terre le 08/06 2 heures après l'expérience, soit vers 14h 00'. (heure terrestre)

posta01