Pile et face à la fois

« … les experts mettent en garde : les ordinateurs quantiques pourraient bientôt casser tous les mots de passe. Les banques, les administrations, votre messagerie. Plus rien ne serait sûr. Et maintenant, la météo. »

Uwe baissa le couteau à pain. La confiture goutta sur le journal, pile sur les mots croisés de Sabine.

« Vous avez entendu ? »

« La météo ? demanda Sabine. Douze degrés, averses. »

« Non. Les ordinateurs quantiques ! Ils cassent tout. Nos mots de passe. Le compte en banque. L’argent d’internet de Herbert. »

« Herbert ne connaît même pas son mot de passe lui-même, dit Gisela. L’ordinateur quantique n’a qu’à faire la queue. »

Uwe se leva. Il avait cette expression qu’il n’avait d’habitude que lorsque Schalke encaissait un but dans le temps additionnel. « KevIn. Je change tous les mots de passe. Tout de suite. »

La lumière bleue pulsait calmement. « Vous pouvez tout à fait le faire, Uwe. Ça ne fait jamais de mal. Mais puis-je d’abord dire quelque chose sur cette info ? »

« Si ça va vite. »

« Le présentateur a dit “pourraient” et “bientôt”. Ce sont les deux mots les plus élastiques de la langue française. Avec “pourrait bientôt”, on peut aussi dire : “Schalke pourrait bientôt être champion.” »

Uwe se rassit. Il lui fallut un moment.

Une visite pour le café

Tobi entra dans la cuisine, les cheveux dans une forme qu’il qualifiait de « voulue ». « De quoi on parle ? »

« D’ordinateurs quantiques, dit Sabine. Ton père veut sauver internet. »

« Cool. M. Demir vient demain, de toute façon. »

Tout le monde le regarda.

« Mamie l’a réinvité. Depuis l’observatoire, il vient plus souvent. Elle a dit que celui qui parle aussi joliment des nombres premiers a droit à des étoiles à la cannelle. »

« C’est ce que j’ai dit, confirma Gisela. Un homme poli. Et il a faim dans les yeux. Les profs ont toujours faim dans les yeux. »

Depuis la soirée à l’observatoire du lac de Kemnade, Tobi n’avait presque parlé de rien d’autre. De Voyager, qui émettait toujours. Du message d’Arecibo. Et de la dernière phrase de M. Demir, qui résonnait dans la famille comme un coup de gong. « Ça s’appelle un ordinateur quantique. »

« Bon, dit Uwe. Alors on va lui demander, à lui. Il est prof de physique. Il sait, lui. »

« Moi aussi, je sais », dit KevIn.

« Tu m’as aussi raconté que Bielefeld avait un mur en pudding. »

Quelque part entre Dublin et Francfort, un ventilateur tourna un peu plus vite.

L’interrupteur

M. Demir arriva le dimanche à trois heures pile. Il avait apporté des fleurs pour Gisela, un sachet de simits de la boulangerie turque pour tout le monde et, dans la poche de sa veste, une pièce de deux euros dont il se servait, selon ses propres dires, « uniquement pour les cours ».

Gisela posa les biscuits sur la table. M. Demir en mangea trois avant même d’avoir retiré sa veste.

« Monsieur Demir, dit Uwe, à peine tout le monde assis. À la radio, ils disent que les ordinateurs quantiques cassent tous les mots de passe. C’est vrai ? »

M. Demir finit de mâcher. C’était un homme qui prenait les questions au sérieux, même quand on les lui posait la bouche pleine de biscuits. « Réponse courte : non. Réponse longue : c’est plus compliqué, et il faut commencer par le début. »

« Commencez par le début, dit Sabine. On a le temps. Et des biscuits. »

« Bien. Qu’est-ce qu’un bit ? »

« Ça, je sais, dit Gisela. Un Bit, c’est une bière de l’Eifel. » Elle pensait à la Bitburger, que la publicité allemande appelle « une Bit » depuis toujours.

« Aussi, dit poliment M. Demir. Mais dans un ordinateur, un bit est la plus petite unité d’information. Zéro ou un. Éteint ou allumé. »

« Comme un interrupteur, dit KevIn. Heinz aurait aimé ça. Un ordinateur tout à fait normal, c’est au fond une maison avec des milliards d’interrupteurs qu’on allume et qu’on éteint très vite. »

« Heinz a posé un jour six interrupteurs dans un couloir, dit Gisela. On ne savait jamais lequel faisait quoi. Le couloir était toujours à moitié éclairé. »

« À moitié éclairé, ça n’existe pas pour un bit, dit KevIn. C’est important. Un bit vaut soit zéro, soit un. Même quand on ne regarde pas. Même quand on ne sait pas quelle valeur il a en ce moment. Il en a une. »

« Et alors, c’est quoi un qubit ? demanda Tobi. Le mot revient dans une vidéo sur deux qu’on me propose. La plupart du temps avec une explosion en arrière-plan. »

Uwe leva la main comme à l’école. « Ça, je sais. Je l’ai lu. Un qubit, c’est zéro et un à la fois. »

M. Demir et la lumière bleue se regardèrent. En tout cas, Sabine eut plus tard l’impression qu’ils s’étaient regardés.

« C’est la phrase que tout le monde dit, dit prudemment M. Demir. Elle n’est pas complètement fausse. Mais elle n’est pas complètement juste non plus. »

« Elle est à peu près aussi juste, dit KevIn, que “Une paupiette de chou, c’est du chou et de la viande à la fois”. C’est vrai, d’une certaine façon. Mais celui qui ne sait que ça ne saura pas en cuisiner une. »

La pièce

M. Demir sortit la pièce de deux euros de sa poche et la fit tourner sur la table. Elle tournoya avec un sifflement clair entre les tasses de café. Rudi leva la tête.

« C’est l’image qu’on utilise souvent, dit M. Demir. Tant qu’elle tourne, elle n’est ni pile ni face. Un peu les deux. Quand elle tombe, elle se décide. »

La pièce ralentit, vacilla et tomba. Pile.

« Donc un qubit, c’est une pièce qui tourne », dit Uwe, satisfait.

« Presque, dit KevIn. L’image est bonne pour commencer et mauvaise pour tout ce qui vient après. »

« Pourquoi ? »

« Parce que la pièce sait toujours ce qu’elle est. Si on savait très exactement à quelle vitesse elle tourne, comment est la table et comment M. Demir l’a lancée d’une pichenette, on pourrait calculer comment elle va tomber. Elle a tout le temps une position bien précise. Simplement, nous ne la connaissons pas. C’est de l’ignorance. Pour un qubit, c’est autre chose. »

« Quoi, alors ? » demanda Sabine.

« Un qubit n’a pas de réponse cachée qui attend juste d’être découverte. Il a un état, et cet état est une sorte de recette de mélange. Pour le zéro, il y a un nombre, et pour le un, il y a un nombre. Ces nombres s’appellent des amplitudes. »

« Des ampli-quoi ? » demanda Gisela.

« Des amplitudes. Imagine une petite flèche pour chaque possibilité, Gisela. Une flèche pour le zéro, une flèche pour le un. Chaque flèche a une longueur et une direction. Quand on mesure le qubit, c’est-à-dire quand on regarde, on obtient toujours soit zéro, soit un. Jamais un demi. La probabilité du zéro dépend de la longueur de sa flèche. Plus précisément : de la longueur au carré¹. »

« Pourquoi au carré ? » demanda Tobi.

« Parce que la nature fait comme ça, dit M. Demir. C’est l’une des règles. Il n’y a pas de raison plus profonde que je pourrais t’expliquer un dimanche. Ça colle avec toutes les expériences qui ont jamais été faites. »

« Et à quoi sert la direction ? demanda Sabine. Si à la fin, seule la longueur compte. »

« Ça, dit KevIn, c’est la meilleure question de l’après-midi. La direction, c’est tout le truc. Avec une pièce, il n’y a que des probabilités. Cinquante pour cent pile, cinquante pour cent face. Les probabilités sont toujours positives. On ne peut que les additionner. Les flèches, en revanche, peuvent pointer dans des directions opposées. Et alors, elles s’annulent. »

« Une flèche vers l’avant et une vers l’arrière, dit lentement Tobi, ça fait pas de flèche du tout. »

« Exactement. Ça, une pièce ne sait pas le faire. Seul un qubit le peut. »

Gisela fronça les sourcils. « Et si on regarde dedans ? »

« Alors on obtient zéro ou un. Et ensuite, le qubit est exactement ce qu’on a vu. Les flèches ont disparu. La recette de mélange est mangée. »

« Comme pour le gâteau, dit Gisela. Si on regarde dans le four trop tôt, il retombe. »

« C’est une jolie image, dit M. Demir. Physiquement, elle est fausse, mais elle est jolie. »

« Mais mon gâteau retombe vraiment. »

« Je vous crois sur parole. »

Des vagues à la piscine

Sabine resservit du café. « Je ne comprends toujours pas à quoi peuvent bien servir des flèches qui s’annulent. Ça ressemble à ma déclaration d’impôts. »

« Je peux ? » demanda KevIn.

« Je vous en prie », dit M. Demir en prenant un quatrième biscuit.

« Tobi, tu te souviens de la piscine ? Tu avais sept ans. Uwe et toi, vous avez sauté du bord en même temps, à deux endroits différents. »

« Comment tu sais ça ? »

« Sabine me l’a raconté. Elle a dit que c’était la chose la plus drôle qu’elle ait jamais vue. »

« J’ai fait un plat », dit Uwe d’un air sombre.

« En tout cas, dit KevIn, des vagues sont parties de chacun de vous deux à travers le bassin. Des cercles. Et là où les vagues se rencontraient, il s’est passé quelque chose de bizarre. À certains endroits, une crête rencontrait une crête. Là, l’eau montait deux fois plus haut. À d’autres endroits, une crête rencontrait un creux. Là, l’eau était soudain toute lisse, alors que deux vagues la traversaient. »

« C’est l’interférence, dit M. Demir. La superposition. Crête plus crête, ça donne une grande crête. Crête plus creux, ça donne rien. »

« Comme le casque de Tobi, dit KevIn. Celui à réduction de bruit. Il entend le bruit du bus, produit une contre-onde, exactement inversée, et les deux s’annulent. Bruit plus contre-bruit, ça donne le calme. »

« Je croyais qu’il était juste bien étanche », dit Tobi.

« Non. Il calcule. »

Uwe regarda Tobi avec un respect nouveau. Encore que c’était surtout du respect pour le casque.

« Et maintenant, le point décisif, dit KevIn. Les flèches d’un ordinateur quantique se comportent comme ces vagues. Un algorithme quantique, c’est au fond une chorégraphie très sophistiquée. On fait évoluer les flèches de manière à ce que les flèches des mauvaises réponses s’effacent mutuellement. Crête sur creux. Et que les flèches de la bonne réponse se renforcent. Crête sur crête. Quand on mesure à la fin, on obtient avec une forte probabilité la bonne réponse. »

« Avec une forte probabilité ? demanda Sabine. Pas à coup sûr ? »

« Souvent pas à coup sûr. Alors on recommence plusieurs fois et on vérifie le résultat. Pour beaucoup de problèmes, vérifier est facile, même si trouver est difficile. »

« Comme pour des mots croisés, dit Sabine en tapotant son journal taché de confiture. Trouver la solution, ça prend du temps. Si elle rentre dans les cases, on le voit tout de suite. »

« Exactement. »

Toutes les solutions d’un coup

« Attends, dit Uwe. À la radio, ils l’ont dit autrement. Ils ont dit qu’un ordinateur quantique essaie tous les mots de passe en même temps. Parce que les qubits sont tout à la fois. C’est pour ça qu’il est si rapide. »

« Ça, dit M. Demir, c’est le plus grand malentendu de tous. On l’entend même dans des documentaires. »

« C’est logique, pourtant, dit Uwe. Un qubit, c’est zéro et un. Deux qubits, c’est quatre possibilités. Trois, c’est huit. Donc il essaie tout. »

« Le calcul est juste, dit KevIn. Avec dix qubits, il y a 1 024 possibilités, et pour chacune il y a une flèche. Avec trois cents qubits, il y a plus de flèches qu’il n’y a d’atomes dans l’univers observable. »

Uwe siffla entre ses dents. « Alors ce truc est infiniment intelligent. »

« Il est infiniment discret, dit KevIn. C’est ça, le hic. Vous pouvez mettre dans un état de ce genre tous les mots de passe du monde. Mais quand vous regardez, vous en obtenez exactement un. Un au hasard. Toutes les autres flèches ont disparu. »

« C’est comme la tombola du club de quilles, dit Gisela. Tous les billets sont dans le tambour, mais on n’a le droit de piocher qu’une fois. »

« Et la plupart du temps, on tire la liqueur aux œufs », dit Sabine.

« Exactement, dit KevIn. Si un ordinateur quantique se contente de jeter toutes les possibilités dans un pot et d’y piocher une fois, il ne fait pas mieux que le hasard. Il fait même moins bien, parce qu’il coûte beaucoup plus cher que le hasard. L’avantage ne vient que de l’interférence. De la chorégraphie qui fait disparaître les mauvais billets du tambour avant qu’on pioche. Et une chorégraphie comme ça, on ne l’a trouvée que pour certains problèmes bien précis. »

« Et pour les mots de passe ? » demanda Uwe.

« Pour l’essai bête et méchant de toutes les possibilités, il existe une astuce qu’un certain Lov Grover a trouvée en 1996². Elle accélère la recherche, mais seulement dans une certaine mesure : au lieu d’un million d’essais, il faut environ mille étapes. Ça a l’air de beaucoup. Mais si vous rendez simplement votre mot de passe deux fois plus long, l’avantage est de nouveau englouti. »

« Deux fois plus long », répéta Uwe. Il l’écrivit sur une serviette.

« Votre phrase de passe de cet hiver est de toute façon assez longue, dit KevIn. Elle se compose de six mots, et deux d’entre eux sont “Schalke” et “champion”. Ça, personne ne le devinera. »

« Comment tu la connais ? » demanda Tobi.

« Uwe me l’a dictée. Pour que je la retienne. Au cas où il l’oublierait. »

Il y eut une courte pause. M. Demir reposa lentement son biscuit.

« Je n’aurais pas dû dire ça à voix haute, dit doucement KevIn. Uwe, changez-la, s’il vous plaît. Et ne me dictez pas la nouvelle. »

« Et les banques, alors ? » demanda vite Sabine, pendant qu’Uwe retournait la serviette en soupirant.

« Là, il y a effectivement un problème, dit M. Demir. Mais un autre. Il existe un algorithme quantique qui pourrait résoudre beaucoup plus vite un certain problème mathématique. Le problème sur lequel repose une partie du chiffrement actuel. Nos nombres premiers de l’observatoire. »

« Shor », dit KevIn.

« Shor, dit M. Demir. Mais ça, c’est une histoire pour un autre dimanche. »

« Je peux faire des gâteaux tous les dimanches », dit Gisela.

M. Demir avait l’air d’un homme qui venait de recevoir une très bonne nouvelle.

Qui met donc un chat dans un carton

Vers cinq heures, quand les biscuits commençaient à manquer, M. Demir parla d’Erwin Schrödinger. Il le fit comme à l’école, d’une voix légèrement baissée, pour que tout le monde se penche en avant.

« Schrödinger était un physicien autrichien. L’un des pères de la mécanique quantique. En 1935, il a imaginé une expérience de pensée³. Prenez un chat et enfermez-le dans un carton. »

« Pardon ? » dit Gisela.

« Dans le carton, on met aussi un unique atome radioactif, un appareil de mesure et une fiole de poison. Si l’atome se désintègre, l’appareil se déclenche, la fiole se brise, et le chat… »

« Monsieur Demir ! »

« … n’est qu’une expérience de pensée, madame Brettschneider. Personne ne l’a jamais faite. »

« Qui peut bien inventer un truc pareil ? Qui met donc un chat dans un carton ! »

« Un physicien, dit KevIn. C’est très bien documenté dans mes données. Les physiciens inventent sans arrêt des choses horribles pour ne pas avoir à posséder eux-mêmes un chat. »

M. Demir rit. « Voilà où je veux en venir : l’atome est un objet quantique. Tant que personne ne mesure, il est dans une superposition de “désintégré” et “pas désintégré”. Si on applique bêtement les règles de la mécanique quantique à tout le carton, le chat devrait lui aussi être dans une superposition de “vivant” et “pas vivant”, jusqu’à ce que quelqu’un ouvre le couvercle. »

« C’est n’importe quoi », dit Uwe.

« C’est exactement ce que Schrödinger voulait dire, dit M. Demir, satisfait. Il n’a pas inventé l’exemple pour montrer que les chats sont à moitié morts. Il l’a inventé pour montrer que quelque chose ne colle pas. Qu’on ne peut pas faire comme si ce qui vaut pour un atome valait aussi pour un chat. »

« Et alors ? demanda Tobi. Ça vaut ? »

« La physique a aujourd’hui une assez bonne réponse pour expliquer pourquoi on ne voit jamais ça chez les chats, dit KevIn. Ça s’appelle la décohérence⁴. Un chat, c’est énorme. Il est fait d’un nombre inimaginable de particules. Il respire, il est chaud, il se cogne sans arrêt à des molécules d’air, il est touché par la lumière. Chacune de ces collisions est au fond un petit coup d’œil. L’environnement regarde en permanence dans le carton, même quand aucun humain ne le fait. Les fragiles superpositions se perdent en une fraction de seconde, beaucoup plus vite qu’on ne pourrait jamais le mesurer. »

« L’environnement regarde en permanence, dit Sabine. Comme la moitié de la rue derrière les rideaux. »

« Exactement comme la moitié de la rue. Et c’est justement pour ça qu’il est si difficile de construire un ordinateur quantique. Les qubits ne doivent pas être dérangés. Personne n’a le droit de regarder, pas un grain de lumière, pas de chaleur, pas un courant d’air. Seulement tout à la fin, quand on mesure. »

« Alors ils doivent vivre comme Gisela pendant sa sieste », dit Uwe.

« Encore plus délicats, dit M. Demir. Beaucoup d’entre eux vivent dans des frigos plus froids que l’espace. »

« Plus froids que moi ? » demanda KevIn. Il avait l’air presque un peu vexé.

« Beaucoup plus froids. »

Le carton

À ce moment-là, un bruit vint du couloir. Un froissement, puis un « ploc » sourd.

Tout le monde se retourna.

Dans le couloir se trouvait un carton blanc aux coins arrondis. Il y était écrit : « Votre nouveau colocataire. Intelligent. Serviable. Presque toujours juste. » Le « presque » était toujours imprimé en tout petit.

« Tu l’as gardé ? » demanda Sabine.

« On ne jette pas un bon carton, dit Gisela. J’y range les étoiles de Noël. J’allais justement les descendre à la cave. »

Le carton était vide. Les étoiles de Noël étaient posées à côté, sur le tapis. Et on ne voyait plus Rudi.

« Où est Rudi ? » demanda Tobi.

Personne ne dit rien. Tout le monde regardait le carton. Le couvercle était fermé.

« Bon, dit M. Demir, très sérieux. Avant que quelqu’un regarde, je tiens à préciser : nous ne savons pas si le teckel est dedans. »

« Le teckel est dedans », dit Sabine.

« Ce n’est pas une superposition, dit KevIn. C’est juste de l’ignorance. Comme pour la pièce. Rudi sait très bien où il est. Et en plus, il est chaud, il respire et il regarde par la poignée. L’environnement a vérifié depuis longtemps. »

Le carton aboya.

« Mesuré », dit Tobi.

Gisela ouvrit le couvercle. Rudi était assis entre deux couches de papier de soie, portait son collier marqué « SECURITY » et regardait tout le monde comme si on l’avait dérangé en plein moment très intime.

« Tu vois, dit Gisela. Vivant. C’est comme ça qu’il faut. Et maintenant, sors de là, monsieur Schrödinger. »

Le soir

M. Demir partit vers sept heures, une boîte de biscuits sous le bras et la promesse de revenir bientôt. « La prochaine fois, je vous parlerai de l’intrication, dit-il sur le pas de la porte. Là, ça devient vraiment fantomatique. »

« Avec un chat ? » demanda Gisela, méfiante.

« Sans chat. Avec des chaussettes. »

« Les chaussettes, ça va. »

Plus tard, quand le lave-vaisselle tournait et que Rudi avait officiellement revendiqué le carton comme sa nouvelle maison, Uwe resta encore un moment assis dans la cuisine. Il faisait tourner entre ses doigts la pièce de deux euros que M. Demir avait oubliée. Ou laissée exprès. Avec les profs, on ne savait jamais.

« KevIn, dit-il. Si je lance la pièce et que je ne regarde pas. Elle est quoi, alors ? »

« Pile ou face. L’un des deux. Vous ne le savez simplement pas. »

« Et si j’étais un qubit ? »

« Alors vous auriez deux flèches, Uwe. Une pour “Je change encore la phrase de passe ce soir” et une pour “Je le fais tout à l’heure”. »

« Et laquelle est la plus longue ? »

« J’ai analysé votre passé, dit KevIn. L’interférence ne s’annonce pas bien. »

Uwe alla quand même à l’ordinateur portable. Ça prit une heure, et il jura tout du long. Mais à la fin, il avait une nouvelle phrase de passe que KevIn ne connaissait pas, et ça, trouvait Uwe, c’était la vraie victoire.

Quand il éteignit la lumière, la radio jouait encore doucement dans la cuisine.

« … et en Bourse aujourd’hui : les actions quantiques s’envolent. Les investisseurs espèrent la prochaine grande percée… »

Uwe s’arrêta sur le seuil. Juste un instant. Mais KevIn le remarqua.

Quelque part entre Dublin et Francfort, un ventilateur tourna un peu plus vite.