L'information quantique peut être négative !

Même le plus ignorant ne peut pas savoir moins que rien. Une connaissance négative ne semble signifier rien de sensé. Mais, bien que ceci soit vrai dans le monde quotidien auquel nous sommes accoutumés, il vient d'être découvert que la connaissance négative existe dans le monde quantique. Les petits objets tels que les atomes, les molécules et des électrons se comportent d'une façon radicalement différente à celle des plus grands objets, ils obéissent aux lois de la mécanique quantique.

La découverte que la connaissance quantique peut être négative a été faite par trois chercheurs, les docteurs Michal Horodecki, Jonathan Oppenheim et Andreas Winter des universités de Danzig, de Cambridge et de Bristol. Leurs travaux ont été publiés dans l'édition du 4 août de la revue Nature.

Mais qu'est-ce qu'une connaissance négative peut-elle signifier ? "C'est une connaissance qui, si je vous la livre, fait que vous en saurez moins", explique le dr. Andreas Winter.

De telles situations étranges peuvent se produire parce que le fait de "savoir quelque chose" dans le monde quantique est très particulier. "Dans le monde quantique, on peut en 'savoir trop'", ajoute le dr. Oppenheim, "et il existe de ces situations où l'on trouve une connaissance négative". La connaissance négative (ou plus précisément "l'information négative") s'avère être justement l'exacte quantité nécessaire pour annuler le fait que nous en savons trop.

Dans le monde quantique, il y a des choses que nous ne pouvons simplement pas connaître, quel que soit notre degré d'intelligence. Par exemple, nous ne pouvons pas connaître exactement la position et la vitesse d'une particule. Il existe aussi des situations où l'on en sait trop. C'est l'enchevêtrement quantique, et quand deux personnes partagent cette connaissance de l'enchevêtrement, il peut exister de l'information négative.

Alors que tout ceci pourrait sembler très mystérieux, le dr. Michal Horodecki précise que l'idée d'information négative est basée sur des notions scientifiques rigoureuses. "Nous pouvons quantifier l'information en termes de quantité nécessaire de substance à vous envoyer avant que vous n'arriviez à savoir quelque chose. Dans le cas d'information négative quantique, vous pourriez savoir quelque chose sans qu'il soit nécessaire que je ne vous envoie le moindre quantum d'information. En fait, vous acquerriez le potentiel de connaître plus tard des informations quantiques supplémentaires".

L'information négative est due aux phénomènes exotiques de la théorie de l'information quantique, un nouveau domaine passionnant de la physique qui inclut des phénomènes tels que la téléportation quantique et l'informatique quantique. La théorie classique de l'information traite des sujets tels que la communication et le calcul classiques. L'information quantique quant à elle, remplace les "bits" classiques par des "qubits" qui sont des particules quantiques telles que des électrons ou des atomes. Tandis que les bits classiques peuvent seulement être dans l'état soit 0, soit 1, les qubits peuvent se trouver simultanément dans les états 0 et 1. En comprenant que l'information quantique peut être négative, les chercheurs espèrent approfondir leurs connaissances dans des phénomènes tels que la téléportation et l'informatique quantiques, aussi bien que dans la structure même du monde quantique.

Illustration: Quantum Notions - Gerhard von Harpe