PRIX DU MINISTÈRE DE l’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ET DE LA RECHERCHE
"La certitude de l’aléa quantique"

ÉQUIPE LAURÉATE : Serge Massar (porte-parole, laboratoire d'information quantique de l'université libre de Bruxelles), Antonio Acín (Institut de ciencies fotoniques de Barcelone et Institucio catalana de recerca i estudis avançats de Barcelone), et Stefano Pironio (laboratoire d'information quantique de l'université libre de Bruxelles).
TRAVAIL RÉCOMPENSÉ : « La certitude de l'aléa quantique ».

La Nature est-elle déterministe ou aléatoire ? Vaste question qui anime les philosophes comme la communauté scientifique. Si en physique classique, l'aléa véritable n'existe pas, il n'en est pas de même dans le monde quantique. En effet, dans cet univers, même si l'on a une connaissance parfaite sur l'état initial d'un système, la théorie quantique prédit uniquement les probabilités des différentes observations possibles. Cet indéterminisme peut être mis en évidence grâce au « principe de non-localité quantique ». Un principe que Serge Massar de l'université libre de Bruxelles et ses collègues Stefano Pironio et Antonio Acín ont eu l'idée d'utiliser pour générer des nombres aléatoires. Ceux-ci sont d'un grand intérêt dans nos sociétés technologiques : « Ils sont constamment utilisés en cryptographie pour les cartes bancaires par exemple, dans les casinos et jeux de hasard ou pour simuler des systèmes physiques ou biologiques, explique Serge Massar. Mais il est très difficile d'estimer avec les techniques actuelles le caractère aléatoire d'un dispositif », souligne le physicien.
Vraiment aléatoire. Difficile mais pas impossible : les scientifiques ont montré comment, en utilisant deux particules quantiques on pouvait réaliser un générateur de nombres aléatoires capable de certifier lui-même le caractère réellement aléatoire des nombres qu'il produit. Par ailleurs, les nombres générés sont « privés » : ils ne sont connus que de l'utilisateur et sont impossibles à deviner par un espion, et donc utilisables en cryptographie. En appliquant leur technique sur deux atomes d'Ytterbium confinés dans deux chambres à vide distinctes (lire p. 60), les chercheurs en collaboration avec une équipe américaine sont en effet parvenus à produire 42 nouveaux nombres dont le caractère aléatoire est garanti à au moins 99 %. « Un tel niveau de confiance n'avait jamais été atteint auparavant », précise Serge Massar. Grâce à cette découverte – qui a nécessité trois ans de travail –, des applications nouvelles pourraient voir le jour comme des protocoles de cryptographie plus sûrs ou des ordinateurs quantiques plus puissants.