a la physique de l'information - Lisa - Université d'Angers

Chapitre 4
Physique de l’information
Je présente dans ce chapitre le cadre étendu de physique de l’information dans lequel je conçois
la suite de mon parcours de recherche.
4.1 Contexte, objectifs et méthodes
Contexte : La physique qui s’intéresse à comprendre, prédire et appliquer les lois et phénomènes
de la nature nourrit et se nourrit des questions pratiques et fondamentales de chaque époque.
Les progrès de la connaissance dans les domaines de l’électromagnétisme, de l’électronique et
de la mécanique quantique ont permis l’essor au XX ème siècle de sociétés centrées sur l’échange
à haut débit d’informations. En retour, l’information, comme en d’autres temps le mouvement,
la lumière ou l’énergie, se constitue comme une nouvelle grandeur et un nouveau champ
d’investigation qui interroge la physique en tant que méthode c’est-à-dire appel à une physique
de l’information. Il s’agit d’une dénomination peu commune [8]. Pourtant, on peut recenser
différentes voies de recherche qui contribuent de façon significative à établir l’information comme
une grandeur physique à part entière :
• La physique des technologies de l’information [63] pose des problèmes appliqués comme la
compréhension et la modélisation de l’origine des bruits qui perturbent le transfert d’information
ou encore comme le calcul des capacités informationnelles [140] des systèmes en charge de
transmettre ou de stocker l’information. Les technologies de l’information amènent également
des questions fondamentales et d’actualité comme leurs limites ultimes en termes de coût
énergétique. Soulignons sur ces sujets les contributions de chercheurs phares comme Richard
FEYNMAN [57] et Ralf LANDNAUER [93] auteur de la célèbre citation “information is physical”.
Les progrès notamment en optique permettent désormais de coder l’information sur
l’état quantique de particules. Cette information quantique ouvre des champs nouveaux pour
des applications (cryptograhie quantique par exemple) comme pour le développement de bases
théoriques d’une théorie quantique de l’information [52].
• Les liens de la physique avec les fondements des mesures informationnelles. Un des premiers
à avoir porté le point de vue du physicien sur l’information a été Léon BRILLOUIN [19] qui
très tôt après l’introduction de la théorie statistique de l’information par Claude SHANNON
a montré les liens de l’information au sens de Shannon et de l’entropie au sens de Boltzmann
en physique statistique. D’autres entropies comme celle d’Alfred RÉNYI [116] fondées sur des
questions informationnelles [23] ont également été reliées à des contextes de thermodynamique
39/197