À l’instar du passage du bit au qubit qui a ouvert la voie à l’informatique quantique, deux chercheurs proposent aujourd’hui d’explorer une troisième ère : l’informatique relativiste. Leur modèle théorique décrit comment utiliser les distorsions de l’espace-temps — forgées par la gravité — pour coder et traiter des informations. Au cœur de cette idée audacieuse : la relativité générale d’Einstein, encore peu exploitée dans le domaine de la science informatique.
Des équations qui mettent la relativité générale au service de l’information
Eleftherios-Ermis Tselentis (Politecnico de Bruxelles) et Ämin Baumeler (Université de la Suisse italienne) ont publié sur Physical Review A un formalisme inédit. Celui-ci permet de déterminer, à partir d’un échange de messages codés, si l’espace-temps a été localement perturbé par un champ gravitationnel. Concrètement :
- Ils définissent une métrique de l’espace-temps modifiée par la présence de masse et d’énergie, selon la relativité générale.
- Ils étudient l’impact sur la chronologie des signaux, autrement dit les délais et l’ordre d’arrivée des messages.
- Ils posent des critères mathématiques pour détecter si un acteur malveillant a déformé l’espace-temps pour intercepter ou inverser l’ordre des transmissions.
Ce cadre ouvre la route à l’« informatique gravitationnelle », où on manipulerait la forme même de l’espace pour affecter le flux d’informations.
Le scénario de test : un échange de messages sous influence gravitationnelle
Les auteurs imaginent un cas d’école comparant deux configurations :
- Cadre non perturbé : plusieurs participants s’envoient des messages, qui arrivent dans l’ordre chronologique attendu.
- Cadre relativiste : un tiers module la gravité locale (idéalement), créant une zone courbe dans laquelle un message peut arriver après un autre parti plus tard.
Le modèle montre que, en analysant les temps d’émission et de réception, on peut trigonométriquement remonter à la présence d’une déformation. Cela signifie qu’un simple échange numérique pourrait mettre en lumière une manipulation gravitationnelle.
De la théorie à une « puce gravitationnelle » ?
Si l’idée paraît loin des laboratoires actuels, certains éléments expérimentaux la rapprochent d’une application possible :
- Horloges atomiques ultra-précises : capables de détecter des variations infinitésimales du temps dues à la gravité, elles illustrent la sensibilité nécessaire.
- Ondes gravitationnelles : LIGO et Virgo ont montré qu’on peut mesurer des distorsions de l’espace-temps sur des kilomètres. En miniaturisant le principe, peut-être émergeront des dispositifs de calcul basés sur ces effets.
- Technologies de communication sécurisée : La cryptographie quantique a déjà expérimenté la manipulation d’états physiques (photons) pour coder. L’informatique relativiste pourrait s’y ajouter en modulant la géométrie du trajet des signaux.
Une nouvelle frontière pour la sécurité des communications
Au-delà du calcul, les équations de Tselentis et Baumeler suggèrent une méthode de détection d’interception fondée sur la gravité. Un système de messagerie résistante à toute interférence pourrait ainsi fonctionner :
- Un message gravitationnellement « clean » arriverait toujours avec un retard fixe, caractéristique de la géométrie de l’espace-temps.
- Toute tentative de « détour » via un puits gravitationnel artificiel romprait cet invariant, enregistrant un décalage détectable.
- On obtiendrait ainsi une couche de sécurité supplémentaire, au-delà du chiffrement classique ou quantique.
Les défis techniques et théoriques à relever
Plusieurs obstacles restent à franchir avant de parler de « relatisitic computer » :
- Miniaturisation de la gravité : Utiliser des masses suffisantes pour créer une courbure significative à l’échelle d’un circuit semble impensable pour l’heure.
- Isolation et contrôle : les champs gravitationnels sont difficiles à canaliser sans affecter l’environnement global.
- Expérimentations à petite échelle : concevoir un prototype nécessitera des matériaux avancés et une synchronisation temporelle à l’échelle du picoseconde.
Les auteurs conviennent qu’un long travail théorique, couplé à des avancées en métrologie et ingénierie gravitationnelle, sera nécessaire pour transformer ce concept en réalité.
Perspectives et implications philosophiques
Au-delà du calcul, l’informatique relativiste interroge notre perception de la réalité :
- La distorsion de l’espace-temps, longtemps confinée aux expériences astrophysiques, deviendrait un vecteur d’information.
- On tisserait un lien nouveau entre géométrie, masse, énergie et transmission de données.
- Cet effort ouvrirait un nouveau chapitre où l’ordinateur ne se limitera plus à manipuler des états physiques — électrons, photons, qubits — mais aussi la structure même du continuum espace-temps.
Si l’idée de « gravité comme processeur » peut sembler science-fiction, elle matérialise le désir d’intégrer les lois fondamentales de l’Univers dans nos outils de calcul. Reste à voir si, un jour, nous assisterons à l’émergence des premiers calculateurs « cosmologiques ».