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Ordres de grandeur des objets de l'univers
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L'algorithme manquant à l'ordinateur quantique enfin découvert !
Une équipe internationale de physiciens a trouvé un important algorithme manquant aux futurs ordinateurs quantiques. Cette découverte permettra aux futurs ordinateurs quantiques de simuler la nature ou l'évolution de systèmes quantiques avec plus de précision et d'efficacité qu'il ne sera jamais possible de le faire avec des ordinateurs conventionnels.
En 1982, le Prix Nobel de physique Richard Feynman proposa de construire un ordinateur quantique afin de simuler la nature. Les physiciens se sont attelés à la tâche et ont formalisé assez rapidement comment un tel ordinateur pourrait simuler la dynamique d'un système quantique. " Mais le gros problème restait d'initialiser l'ordinateur quantique ", explique David Poulin, professeur à l'Université de Sherbrooke, " Par exemple, comment préparer l'état d'énergie minimale du système sur l'ordinateur quantique? "
Des physiciens du monde entier butaient sur ce problème depuis quelques années, quand, lors d'un séminaire à Vienne, David Poulin a réalisé qu'un résultat intermédiaire mathématique (appelé lemme mathématique) de 1928 pourrait résoudre le problème. "Une demi-heure plus tard, nous avions intégré cette formule à notre travail et l'essentiel était réglé" raconte le professeur Poulin. Cette version quantique de l'algorithme dit de Métropolis (largement utilisé, dans sa version classique, pour résoudre des problèmes d'optimisation courants dans l'industrie), permettrait de prédire le comportement de tout système physique régi par les lois de la mécanique quantique.
Avec la découverte de cet algorithme, tous les outils sont maintenant là pour bien préparer l'ordinateur quantique à faire des simulations. " C'est un gros morceau pour l'informatique quantique et je suis persuadé qu'il reste d'autres algorithmes à découvrir pour d'autres types d'applications " conclut David Poulin. -
Les mathématiques pour combattre les épidémies
l'aide de modèles mathématiques, deux chercheurs de Szeged ont montré qu'en vaccinant prioritairement les enfants, une épidémie pouvait être réduite de 10%.
L'utilisation de modèles mathématiques permet de mieux comprendre comment se propage une épidémie et facilite ainsi la mise en place de techniques d'intervention efficaces pour limiter les impacts de la maladie. Afin d'optimiser les campagnes de vaccination et de déterminer un calendrier de vaccination optimal, deux mathématiciens de Szeged ont mis au point une cinquantaine de modèles mathématiques en classant les individus en fonction de leur âge.
Jusqu'à présent, les scientifiques cherchaient à déterminer la répartition optimale des doses vaccinales disponibles entre les différentes catégories de la population. Les deux mathématiciens ont étudié les effets de campagnes de vaccination au cours desquelles les différents groupes de population recevaient leurs doses les uns après les autres. Leurs résultats révèlent que la concentration des campagnes de vaccination sur les enfants et leurs parents serait la meilleure stratégie à adopter pour éviter la dissémination massive de la maladie. -
La fin du monde est encore loin
Alors que l'année 2012 approche à grands pas, et, avec elle, des prophéties de fin du monde, l'astrophysicien tchèque Martin Petrasek [1] explique que celle-ci n'est pas pour demain. C'est également l'avis des frères Böhm, qui, procédant à de nouveaux calculs, ont déterminé que le calendrier maya ne s'arrêtait pas en 2012 comme on a l'habitude de le croire, mais en 2116.
Martin Petrasek, de l'Université silésienne d'Opava [2], assure que détruire la planète Terre ou toute forme de vie sur celle-ci n'est pas si simple qu'on l'imagine. Il précise que des tests ont montré que des formes de vie pouvaient subsister dans des conditions que l'esprit humain ne parvient même pas à envisager. Pour lui, anéantir la vie sur Terre revient presque à détruire la planète entière en tant que corps, et toutes les technologies militaires et scientifiques de tous les pays du monde combinées n'y parviendraient pas. Une guerre nucléaire mondiale pourrait conduire à l'extinction de l'espèce humaine, bien que cela semble très difficile, mais en aucun cas de la vie en elle-même.
Certes, la perspective d'une rencontre de la Terre avec un astéroïde constitue une réelle menace pour la survie de l'humanité. Il suffirait d'une météorite de 150 mètres de diamètre pour causer de graves dommages. Cependant, la destruction de la plupart des créatures vivantes terrestres nécessiterait une collision avec un corps d'une taille au moins égale à un kilomètre. Même dans cette hypothèse, l'extermination de toute forme de vie semble irréaliste. Par exemple, il y a 65 millions d'années, un astéroïde d'une dizaine de dix kilomètres de diamètre a heurté la Terre et a causé la disparition de la plupart des espèces (telles que les dinosaures), mais n'a pas fait disparaître la vie. A l'échelle de l'univers, la Terre est une minuscule cible qui a peu de chances d'entrer en collision avec un corps, même si, tôt ou tard, cela risque d'arriver. Par ailleurs, la gravité n'est pas non plus susceptible de provoquer une collision entre des planètes de masse importante.
La menace représentée par le soleil, elle non plus, n'est pas très sérieuse. Si les processus qui ont lieu à la surface du soleil peuvent endommager ce que l'homme a créé, notamment son réseau électrique et ses infrastructures de communication, ils ne sont pas à même de compromettre la survie de l'espèce humaine. Le soleil est un partenaire très fiable et stable sur lequel il est possible de compter dans le milliard d'années à venir. Quant à une hypothétique fonte de la totalité des glaciers terrestres, que Martin Petrasek juge improbable, elle ne provoquerait pas la submersion totale des terres immergées. Le niveau des océans augmenterait de 60 à 70 mètres, ce qui causerait des difficultés importantes, mais cela ne mettrait pas en danger l'humanité dans son ensemble.
Martin Petrasek n'est pas le seul à considérer que la fin du monde est encore loin ; dans un tout autre registre, alliant histoire et mathématiques, les frères Böhm ont découvert que la fin du monde n'était pas prévue par le calendrier maya pour 2012, mais pour 2116. Leur étude, publiée dans la revue allemande Astronomische Nachrichten, [3] vient remettre en cause les idées reçues sur le sujet.
Bohumil [4] et Vladimir Böhm [5], respectivement mathématicien et professeur d'histoire et d'espagnol, s'intéressent tous deux de très près à la culture maya. Les Mayas étaient obnubilés par les chiffres et les dates. Le problème réside dans le fait qu'ils utilisaient plusieurs calendriers. Leur calendrier religieux comportait 260 jours ; un autre de leurs calendrier en avait 365, et était employé principalement à des fins agricoles ; enfin, ils se servaient également d'un calendrier de neuf jours, qui correspond à peu près à notre semaine. Ils avaient, en outre, défini un cycle long de 1 872.000 jours.
Connaître la relation liant leur calendrier au nôtre permet de savoir quand était prévue, selon eux, la fin du monde, correspondant à la fin de ce cycle. Cependant, cette relation se révèle très complexe à établir ; il faut s'appuyer sur des événements relatés et datés et par des sources chrétiennes, et par des sources mayas, tout en sachant quel calendrier maya a été utilisé pour la datation.
Les recherches de Vladimir et Bohumil Böhm les ont amenés à conclure que depuis cinquante ans, les rapports calculés entre notre calendrier et le calendrier maya étaient faussés. En effet, John Eric Sidney Thompson, archéologue et spécialiste de la culture maya de la première moitié du XXème siècle, avait déterminé cette relation sans tenir compte d'une interruption dans l'usage du calendrier maya due à l'occupation de deux cités-temples par des tribus mexicaines. C'est en rectifiant cette erreur que les frères Böhm, se basant sur un code maya conservé à la Bibliothèque universitaire saxonne de Dresde [6], ont découvert que les Mayas n'avaient pas prévu la fin du monde pour 2012, mais pour 2116.