Piraterie quantique

20 décembre 2024

Ce que je voulais dire ici, avec la quantique comme optimisation, l’économie réalisée sur le rendu final [1], c’est :

Si nous vivons dans une simulation, alors il est possible de la pirater. Au-delà de l’optimisation, c’est à la piraterie ou au hacking, que la mécanique quantique peut faire penser.

Par ailleurs, ma simulation de la dernière fois pensait classique, cherchant à multiplier les disques durs. Mais sur un ordinateur quantique, c’est très différent. Avec 1 bit, on peut avoir soit 0 soit 1. Avec 1 qubit on a un état dans lequel 0 et 1 coexistent, avec certaines probabilités pour le résultat final (mesuré). De 1 valeur possible à la fois, 0 ou 1, on passe à 2 valeurs existant en même temps, 0 et 1 dans un nuage de probabilité. Pour 2 qubits on passe à 4 possibles simultanés, pour 3 qubits à 8, on multiplie par 2 à chaque fois. Etc., pour 10 qubits ce sont 1024 possibles simultanés au lieu de 1 choix parmi 1024, et 1023 "pertes".

Cependant, en quantique, quand on mesure, les probabilités s’effondrent et se révèle une partie, une seule, pas 1024. L’idée de l’ordinateur quantique est de profiter des états probables simultanés pour calculer en parallèle, avec tous ces "à la fois", ces amplitudes d’onde. Un ordinateur quantique cherche à appliquer une fonction sur toutes les possibilités en même temps, il cherche à les utiliser, à profiter de ces 1024 propriétés quantiques, mais on sait que la mesure finale risque de tout annuler, on se retrouve avec un seul état, alors à quoi bon ? On cherche alors des solutions pour mesurer un certain pourcentage de ces possibles, avec un taux d’erreur. Ces réponses possibles à la fonction qu’on "injecterait", si je peux dire, dans ces 10 qubits, c’est elle qui serait déterminée 1024 fois pendant que les qubits seraient encore à l’état de probabilités parallèles. Ce qui va donc 1024 fois plus vite, économise autant d’énergie, etc.

Avant de revenir à notre Univers simulé, simplement, les autres applications concernent les états quantiques eux-mêmes, qu’il serait possible d’étudier avec précisément un système quantique. Des problèmes d’optimisation aujourd’hui très coûteux (problème du voyageur de commerce [2], résolution du Sudoku et problèmes similaires et aussi : optimisation des cerveaux d’intelligence artificielle... Il y a aussi certains algorithmes qui permettent de crypter une information, à l’aide d’une clé publique, et seule la personne disposant de la clé privée peut la décrypter. Quelqu’un qui intercepterait le message encodé en "classique", pourrait le lire en "quantique" en réduisant le temps de calcul de quelques années ou centenaires. Cependant, SHA-256 reste étanche à une attaque par ordinateur quantique, ce qui est rassurant sur le plan de la stabilité géopolitique mondiale (car la course à l’ordinateur quantique ressemble à la course à la bombe atomique, le premier pays qui y parvient décode tous les secrets des autres pays), au lieu de prendre plusieurs milliards de milliards de milliards de milliards de milliards de millions d’années, ne prendrait que plusieurs milliards de milliards de milliards de d’années. Bien.

Revenons à notre échelle, l’Univers.
Univers qui "mesure" 10⁸² particules [3] existant depuis 13,8 milliards d’années, ou 4,35197 x 10¹⁷ secondes, en supposant 1 milliard d’opérations par seconde, cela nous donne un nombre d’opérations inimaginable de 4,35197×10¹⁰⁸, qu’il faudrait donc plusieurs vies d’Univers à un ordinateur classique pour simuler, calculer. Un ordinateur quantique de seulement 512 qubits pourrait en une seul seconde réaliser ce calcul car :

2⁵¹²≈10¹⁵⁵

Largement suffisant. Mais j’ai utilisé seulement un milliard d’opérations par seconde, ce qui est très peu.

Les processeurs actuels du commerce font 64 bits, ce qui suffit pour les applications, ce n’est pas une impossibilité technologique, on pourrait fabriquer des processeurs de 128 bits, mais on n’en a pas besoin. Pas encore.

On en vient à se poser la question nouvelle de la plus petite unité de temps physiquement possible. En effet, on parle souvent de l’infiniment grand, de l’infiniment petit, mais jamais de l’infiniment rapide. Or, c’est une question qui se pose au sujet de la fabrique de l’Univers. Et d’autant plus étrangement que les équations concernant les particules subatomiques ne nécessitent de variable t pour décrire leurs états et nature, dans certains modèles théoriques récents…

Si on a réussi à mesurer quelques zeptosecondes, le temps de Planck, cette graine de temps minimale [4], est estimée à 5.39×10⁻⁴⁴, ou 5.39×10⁻²³ zeptoseconde, donc des milliards de milliards de fois moins qu’une zeptoseconde. Bref, s’il est la grande horloge du processeur, remplaçons ce temps de Planck dans le calcul de notre univers simulé, pour voir.

10⁸² particules ×4,351968×10¹⁷ secondes ×5,39×10⁴⁴ opérations en une seconde = 2,345711×10¹⁴⁴ ...

...c’est-à-dire qu’on tient encore dans 512 qubits. Un peu plus de 42 milliards de fois en supposant que le système est parfait, sans erreur d’interférence dues à la nature quantique, aléatoire du support, mais en supposant des imperfections, ça laisse de la marge.

Donc, 42 milliards d’Univers [5] sont aisément calculables par un ordinateur quantique de 512 petits qubits bien conçus et assemblés, bien programmés, en une seule seconde. Vous comprenez, maintenant ?

Et le piratage maintenant ? Comment pirater le programme dont nous sommes les produits ? La physique quantique est bien évidemment la science la mieux placée pour y aboutir.

Je pense aussi à la gravité elle-même, que l’on connaît finalement mal, on en connaît très bien les effets, mais intrinsèquement, c’est quoi ? Et si on la connaît bien, on connaît mal ces sortes de variantes, que sont la matière noire (qui maintient les galaxies cohérentes, sans laquelle, sous l’effet seul de la gravité que l’on connaît, les étoiles seraient expulsées par la vitesse de rotation de l’ensemble), et l’énergie noire (qui provoque l’expansion de l’Univers). Ces deux phénomènes très mal connus, que les télescopes récemment envoyés à 1.5 millions de km de la Terre vont peut-être nous aider à comprendre (le James Webb Space Telescope, et Euclid), représente tout de même 95% de la masse de l’Univers, nous ne nous situons, nous et la matière que l’on connaît, celle qu’on peut toucher et respirer, que dans les 5% restants...

Je m’égare. Qu’avons nous hacké ?
On traverse déjà les murs (effet tunnel, servant aux mémoires flash de nos téléphones ou appareils photo, l’information contenue dans des électrons et traverse de fines parois car ils peuvent être à la fois ici et là). On communique déjà "plus vite" que la lumière (expérience EPR, pour la réalisation de laquelle Alain Apsect a obtenu le Nobel en 2022, 40 ans après la mise en évidence expérimentale de la théorie de Einstein, Podolski et Rosen). Il est théoriquement possible de voyager plus vite que la lumière (effet Alcubierre, purement théorique mais il paraît que les calculs tiennent la route hyperspatiale).

Maintenant, quelle faille trouver, dans la nature, qui permette de détecter une brèche ? Et qu’est-ce que cela permettrait de comprendre, et de faire ? Et devrait-on le faire ? J’ai l’impression que les possibilités sont telles qu’elles dépassent les idées que nous pouvons avoir, en tant qu’humain, comme si nous avions réussi à réaliser, trop tôt, quelque chose dont nous ne saurons nous servir que dans mille ans.