Albert Einstein disait que « Dieu ne joue pas aux dés », pour marquer sa gêne face aux concepts quantiques qui font de l’aléatoire et des probabilités les maîtres de l’Univers. Pour l’instant, toutes les expériences avec des atomes, de la lumière, des particules élémentaires ont confirmé cette nature fondamentalement aléatoire de leurs propriétés. Et des physiciens continuent de se prendre pour Dieu en rêvant de contrôler les jeux de dés de la nature. Ainsi, une équipe américaine du MIT (Massachusetts) vient, dans la revue Science du 13 juillet, de démontrer sa capacité à « piper » les dés, ou plutôt les tirages de type pile ou face.
Alors qu’une pièce a normalement autant de chances de tomber sur l’une ou l’autre face, les physiciens ont réalisé une expérience dans laquelle il est possible de décider à loisir que la probabilité d’avoir face soit 75 %, contre 25 % pile, ou bien 80/20, ou encore 90/10, voire 10/90…
L’intérêt de disposer d’un tel générateur aléatoire contrôlé n’a rien à voir avec les jeux de hasard en ligne. Il s’agirait plutôt d’ouvrir la voie à des ordinateurs d’un nouveau genre, dits probabilistes, qui résoudraient des problèmes résistant aux ordinateurs classiques, par définition déterministes, pour qui faire et refaire une opération donnera toujours le même résultat. Au contraire, un ordinateur probabiliste fournit une réponse imprévisible, une propriété qui permet de trouver la meilleure solution à des problèmes complexes, notamment en physique des matériaux.
Des q-bits et des p-bits
En 1982, le physicien américain Richard Feynman, Nobel en 1965, avait même fait de ces ordinateurs probabilistes une alternative aux ordinateurs quantiques, qui eux aussi calculent différemment de nos machines actuelles, grâce à des q-bits, remplaçant les bits classiques valant 0 ou 1. Par analogie, on parlera ainsi de p-bits, où « p » désigne le terme « probabilité », pour ces nouvelles machines.
Tout le problème est donc de fabriquer ces p-bits. En 2019, une équipe américano-japonaise y était parvenue pour faire un calcul simple d’arithmétique, en utilisant en guise de p-bits du « bruit » présent dans des transistors électroniques. Cette fois, le tirage aléatoire biaisé a été fait avec de la lumière. Un cristal est disposé dans une cavité faite de deux miroirs très réfléchissants, afin d’amplifier la lumière à l’intérieur avant qu’elle ne sorte. Un laser éclaire le cristal, qui génère une nouvelle lumière d’une couleur différente. C’est la « pièce » à double face, car cette lumière peut être dans deux états, soit en phase avec le laser d’excitation, soit en retard. La probabilité est de 50/50.
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