Prix Turing: cryptographie, téléportation et célébrités quantiques

Pour le profane, il semble difficile d’imaginer deux idées plus éloignées l’une de l’autre que la cryptographie et la téléportation. Ce qui les lie, ce sont deux chercheurs qui sont devenus, il y a quatre décennies, des pionniers d’un domaine alors marginal, l’informatique quantique: le Québécois Gilles Brassard et l’Américain Charles Bennett, lauréats du prestigieux prix Turing.

C’est davantage la cryptographie quantique que la téléportation quantique qui a fait d’eux les célébrités qu’ils sont devenus dans leur domaine.

L’informatique quantique

Mais ces deux idées sont pourtant nées dans les années 1980 des mêmes réflexions émergentes autour de ce qui s’appellerait bientôt l’informatique quantique.

Si émergentes que, bien que le prix Turing soit souvent décrit comme le prix le plus prestigieux des sciences informatiques, il n’avait encore jamais récompensé jusqu’ici un travail lié à la physique quantique.

C’est en 1984 que Bennett et Brassard ont développé le premier concept d’une «clef de cryptage quantique» — une clef que l’expéditeur d’un message partagerait à son vis-à-vis à travers un flux de photons.

Le protocole est depuis connu sous le nom BB84 (pour Brassard et Bennett).

Messages secrets

L’immense intérêt pour les amateurs de messages secrets réside dans le fait que toute tentative pour intercepter les photons détruirait l’information contenue — et révélerait en même temps la présence d’un «espion».

C’est en 1993 qu’une équipe de six chercheurs, dont Bennett, Brassard et le Québécois Claude Crépeau, a décrit dans la revue Physical Review Letters le concept de téléportation quantique.

Concept qui est lui-même une conséquence du phénomène appelé intrication quantique: deux particules sont liées entre elles de telle façon qu’on doit les considérer comme un système unique, même si elles sont très loin l’une de l’autre.

Ce qui devient une façon d’envoyer une information, si tant est que l’expéditeur détient une de ces particules et son vis-à-vis détient l’autre.

Pas de téléportation à la Star Trek

Avis, toutefois, aux amateurs de Star Trek: il n’y a rien du «transporteur» dans cette idée. Déjà que sa forme «classique» — si l’on peut dire — nécessiterait des défis énergétiques et technologiques qui dépassent l’entendement, la téléportation quantique ne peut concerner que le transfert d’information, et non de matière.

Et de fait, cette idée de transférer de l’information émerge déjà: l’an dernier, une équipe chinoise a transmis de l’information quantique à des milliers de kilomètres, par l’intermédiaire de microsatellites.

À terme, les plus optimistes voient naître un «Internet quantique» où voyageraient des données inviolables échangées entre des ordinateurs quantiques.

Mythes quantiques

L’abondance des mythes qui circulent autour du mot «quantique» est à elle seule un rappel que ces deux pionniers ont défriché un secteur dont eux-mêmes ne pouvaient pas imaginer, il y a seulement 40 ans, qu’il deviendrait davantage qu’un jeu intellectuel pour des nerds.

Comme l’explique Gilles Brassard dans la revue Nature, à l’époque, «Charlie et moi avions juste du plaisir à lancer des idées folles».

Prix Turing

Gilles Brassard, né en 1955, est professeur d’informatique à l’Université de Montréal depuis les années 1980. Il est récipiendaire de plusieurs prix, dont le Prix Wolf en physique et le prix Breakthrough en physique fondamentale. Il est également officier de l’Ordre du Canada et de l’Ordre national du Québec.

Charles H. Bennett, né en 1943, est physicien chez IBM Research, dans le Nord de l’État de New York, depuis les années 1970. Il est lui aussi récipiendaire de nombreux prix, dont les prix Breakthrough (avec Brassard et deux autres collègues) et Wolf (avec Brassard).

Dans son communiqué, l’Association for Computing Machinery, qui décerne le prix Turing depuis 1966, vante les deux lauréats «pour leur rôle essentiel dans l’établissement des fondements de l’informatique quantique et la transformation des communications sécurisées et de l’informatique».

Les idées de Bennett et Brassard «ont repoussé les limites de l’informatique» et «l’élan mondial d’aujourd’hui derrière les technologies quantiques témoigne de l’importance durable de leurs contributions».

Le prix Turing vient avec une bourse de 1 million $, avec le soutien de Google. Il porte le nom du mathématicien britannique Alan M. Turing, celui qui a posé les bases mathématiques de l’informatique.