Je suis physicienne à l'Arizona State University, et je me consacre à une question fondamentale qui me passionne : comment la vie est-elle apparue sur Terre, et plus largement, quelle est la nature profonde du vivant ? Pour répondre à cela, je crois qu’il est essentiel de revisiter nos concepts à travers le prisme de la théorie de l’information et de la physique fondamentale.

Lorsque nous regardons la vie, il devient clair que son essence ne se limite pas à la simple chimie des molécules. Ce qui la caractérise profondément, c’est la manière dont l’information s’organise et s’auto-maintient dans des systèmes physiques complexes. Je compare souvent cela à l’étude des trous noirs en astrophysique : tout comme comprendre la gravité à travers les trous noirs a révolutionné la physique, je suis persuadée que la vie est là où l’information devient la plus dynamique, la plus dense, et surtout quand elle commence à influencer la dynamique même de la matière.

La question des origines de la vie se divise pour moi en deux grandes problématiques. D’une part, il y a les éléments historiques : quand et comment la vie a émergé sur notre planète ? Les archives fossiles les plus anciennes, comme les stromatolites, datent d’environ 3,8 milliards d’années, mais ces preuves demeurent fragmentaires et laissent beaucoup de zones d’ombre. D’autre part, il y a la question plus fondamentale et expérimentale : comment la vie émerge-t-elle à partir de la matière non vivante ? Cette interrogation est au cœur de mes recherches théoriques et propose de dépasser les simples modèles moléculaires pour saisir l’émergence de l’information vivante.

Tous les êtres vivants sur Terre partagent une biochimie universelle, avec des briques communes telles que l’ADN, les ARN, les ribosomes, et les protéines. Cette universalité témoigne d’un ancêtre commun unique, que nous appelons le dernier ancêtre commun universel, ou LUCA. Mais attention, ce LUCA n’était pas nécessairement un organisme isolé ; il s’agissait plutôt d’une communauté génétique où les échanges horizontaux entre différentes formes de vie brouillaient la notion même d’individualité. Cela m’amène à penser que, dès ses débuts, la vie était un phénomène collectif, écologique, et dynamique.

Je remets aussi en question la vision classique selon laquelle la vie a commencé par un événement isolé, par exemple l’apparition d’une molécule auto-réplicative ou d’une cellule protocellulaire. Je propose plutôt que la vie ait émergé comme un phénomène global, planétaire, inscrit dans les cycles géochimiques de la Terre primitive. Certaines voies métaboliques clés, comme le cycle de l’acide citrique (appelé aussi cycle de Krebs), ont pu naître spontanément à partir de réactions chimiques thermodynamiquement favorisées, avant même que les premières enzymes ne soient disponibles. Autrement dit, la vie a pu surgir de la physique du système Terre entière.

À mes yeux, les attributs conventionnels du vivant — métabolisme, reproduction, compartimentation — sont loin d’être des phénomènes isolés. Ils sont plutôt l’expression d’un principe fondamental unique : l’organisation et le transfert d’information. L’ADN, par exemple, n’est pas simplement une molécule porteuse de gènes ; c’est un support fiable de l’information qui structure et régule les cycles métaboliques. La vie devient un système où l’information structure la matière à différents niveaux, organisant les flux énergétiques et les interactions moléculaires pour maintenir un état loin de l’équilibre.

Enfin, je tiens à souligner que la définition même de la vie et la compréhension de son origine sont inextricablement liées. Une théorie unificatrice de la vie devrait pouvoir expliquer pourquoi et comment l’information acquiert ce rôle organisationnel unique dans les systèmes vivants, ainsi que les mécanismes par lesquels ce contrôle informationnel émerge. C’est un défi interdisciplinaire — conjuguant physique, biologie, chimie et écologie — mais c’est aussi une opportunité de repenser la vie non seulement comme un phénomène biologique, mais comme un phénomène informationnel planétaire et écologique.

Ces réflexions nous poussent à envisager la vie sous un nouvel angle : non plus seulement comme une collection de molécules, mais comme un système complexe d’informations qui modifient la matière et créent de nouvelles formes d’organisation. C’est cette vision renouvelée qui, je l’espère, nous aidera à comprendre les origines les plus profondes du vivant, ici sur Terre et peut-être ailleurs dans l’Univers.



 

Google a franchit une étape spectaculaire : un ordinateur quantique pulvérise 47 ans de calculs en quelques secondes

La technologie quantique franchit une nouvelle étape spectaculaire. Google a récemment annoncé une avancée majeure : un ordinateur quantique capable d’effectuer en quelques secondes des calculs que les superordinateurs classiques mettraient 47 ans à résoudre. Cette prouesse technologique ouvre un nouveau chapitre dans l’histoire de l’informatique, avec des implications potentielles pour de nombreux domaines.

Qu’est-ce que l’informatique quantique ?

L’informatique quantique repose sur les principes de la mécanique quantique, une branche de la physique qui explore les comportements des particules à l’échelle subatomique. Contrairement aux ordinateurs traditionnels, qui fonctionnent avec des bits pouvant être soit 0 soit 1, les ordinateurs quantiques utilisent des qubits. Grâce au phénomène de superposition, un qubit peut exister simultanément dans plusieurs états, augmentant de manière exponentielle la capacité de calcul.

Un autre principe fondamental de cette technologie est l’intrication. Deux qubits intriqués partagent un lien si profond que l’état de l’un influe immédiatement sur l’autre, quelle que soit la distance qui les sépare. Ces propriétés permettent aux ordinateurs quantiques de traiter des problèmes complexes que les machines traditionnelles peinent à résoudre.

Les capacités révolutionnaires de Sycamore

Google a présenté son dernier processeur quantique, Sycamore, doté de 70 qubits. Cette mise à jour représente un bond considérable par rapport à son précédent modèle de 53 qubits. Avec une capacité multipliée par plus de 241 millions, ce processeur atteint une puissance de calcul jamais vue.

Un exemple frappant ? L’ordinateur quantique de Google peut effectuer en quelques secondes des calculs qui nécessiteraient des décennies sur Frontier, le superordinateur classique le plus rapide à ce jour, basé dans le Tennessee.

Une révolution pour la recherche scientifique

Grâce à cette puissance, les chercheurs pourront aborder des problématiques complexes, comme :

- La découverte de nouveaux médicaments : en simulant des interactions moléculaires impossibles à modéliser avec des ordinateurs classiques.

- La résolution de problèmes environnementaux : en modélisant des systèmes climatiques complexes pour prédire et atténuer les effets du changement climatique.

- L’optimisation industrielle : en calculant des solutions optimales pour des réseaux logistiques, énergétiques, ou financiers.

 Les défis de l’informatique quantique

Malgré ses promesses, cette technologie n’est pas exempte de défis. Les qubits sont extrêmement sensibles aux perturbations environnementales, un phénomène appelé décohérence. Cela rend leur manipulation complexe et limite la durée pendant laquelle ils peuvent effectuer des calculs fiables.

Un autre obstacle majeur est la correction d’erreurs. Contrairement aux bits classiques, les qubits sont sujets à des erreurs fréquentes. Développer des méthodes de correction efficaces reste une priorité pour rendre ces machines véritablement opérationnelles.

Une menace pour lacybersécurité

Les ordinateurs quantiques représentent également un risque pour les systèmes de cryptage actuels. Ils pourraient théoriquement casser des clés de chiffrement en un temps record, mettant en danger la sécurité des données sensibles. Paradoxalement, la même technologie pourrait ouvrir la voie à des méthodes de cryptage plus robustes, comme la cryptographie quantique.

Vers une suprématie quantique

Google affirme avoir atteint une étape appelée suprématie quantique, où un ordinateur quantique dépasse les capacités des superordinateurs classiques. Cette déclaration suscite des débats dans la communauté scientifique. Pourtant, des experts comme Steve Brierley, PDG de Riverlane, considèrent cette avancée comme un tournant décisif.

D’autres, comme le professeur Winfried Hensinger de l’Université du Sussex, soulignent que des progrès importants restent à faire, notamment dans la réduction des erreurs et l’allongement de la cohérence quantique.

Perspectives d’avenir

Le domaine de l’informatique quantique est en pleine effervescence. Des géants technologiques tels qu’IBM, Microsoft et Google, ainsi que de nombreuses startups, investissent massivement dans cette course. Si les défis actuels sont surmontés, les applications potentielles sont immenses, touchant des secteurs aussi variés que la médecine, l’intelligence artificielle et la gestion énergétique.

L’impact à long terme

Dans un futur proche, l’informatique quantique pourrait révolutionner notre manière d’aborder des problèmes complexes. Cependant, l’adoption à grande échelle dépendra de la capacité à rendre cette technologie accessible, stable et économiquement viable.

Google a ouvert une nouvelle voie en démontrant la puissance des ordinateurs quantiques. Bien que de nombreux défis subsistent, ces machines pourraient bientôt transformer des industries entières et redéfinir les limites de l’innovation scientifique.