Je suis passionn\u00e9e par l’id\u00e9e d’inverser le sc\u00e9nario du quantum et de le rendre accessible \u00e0 tous. <\/p>\n\n
Dans ce billet, je vais tenter de normaliser la m\u00e9canique quantique en \u00e9tablissant des analogies avec des concepts que vous connaissez et comprenez peut-\u00eatre d\u00e9j\u00e0.<\/p>\n\n
J’essaierai \u00e9galement d’expliquer les cinq choses qui, selon moi, embrouillent les gens \u00e0 propos de la m\u00e9canique quantique (ne vous inqui\u00e9tez pas, il n’est pas n\u00e9cessaire de faire des math\u00e9matiques ! (Vous n’avez probablement pas besoin de comprendre la m\u00e9canique quantique en profondeur, mais j’esp\u00e8re que cela vous aidera \u00e0 y r\u00e9fl\u00e9chir et \u00e0 voir comment elle s’applique \u00e0 votre vie. <\/p>\n\n
Quantum en action<\/strong><\/h2>\n\n\n\nAvant le d\u00e9but des ann\u00e9es 2000, les ordinateurs ne pr\u00e9sentaient pas de comportement quantique. Mais au fur et \u00e0 mesure que la technologie progressait et que les transistors des ordinateurs devenaient plus petits (aujourd’hui, ils ne d\u00e9passent pas 5 nanom\u00e8tres, soit 5 milliardi\u00e8mes de m\u00e8tre), ils ont commenc\u00e9 \u00e0 pr\u00e9senter un comportement quantique. Le comportement quantique limite la taille des transistors et la vitesse de calcul des ordinateurs, car il rend les transistors \u00ab\u00a0g\u00eanants\u00a0\u00bb, c’est-\u00e0-dire qu’ils ne pr\u00e9sentent pas le comportement pr\u00e9visible souhait\u00e9 par les ing\u00e9nieurs. C’est pourquoi les ordinateurs fonctionnent d\u00e9sormais avec plusieurs \u00ab\u00a0c\u0153urs\u00a0\u00bb afin d’augmenter la vitesse et la puissance de calcul. <\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n
Le monde merveilleux de Quantum<\/h2>\n\n
Lorsque vous zoomez sur la mati\u00e8re \u00e0 l’\u00e9chelle quantique, la nature devient granuleuse. \u00c0 cette \u00e9chelle, on trouve de minuscules particules telles que : <\/p>\n\n
\n- Photons<\/a>: particules de lumi\u00e8re sans masse ni charge.<\/li>\n\n\n\n
- Electrons<\/a>: particules subatomiques qui constituent l’atome, transportent l’\u00e9lectricit\u00e9 et ont une charge et une masse. <\/li>\n\n\n\n
- Quarks<\/a>: les \u00e9l\u00e9ments constitutifs des protons et des neutrons. <\/li>\n<\/ul>\n\n
Vous pouvez \u00e9galement consid\u00e9rer la mati\u00e8re comme une image num\u00e9rique : Si vous zoomez suffisamment sur une image, vous commencez \u00e0 voir qu’elle est compos\u00e9e de pixels individuels. <\/p>\n\n
La physique classique r\u00e9git le mouvement des choses que nous pouvons voir, comme les balles de baseball et les plan\u00e8tes. La physique quantique est un monde que nous ne pouvons pas facilement voir. Si un aspect de la physique quantique est substantiellement diff\u00e9rent de la physique classique, c’est que la physique \u00e0 l’\u00e9chelle quantique n’est pas seulement granulaire, mais aussi \u00ab\u00a0floue\u00a0\u00bb. <\/p>\n\n
Lorsque nous faisons un zoom sur une image, un pixel semble avoir une limite bien d\u00e9finie, ou bien est-ce le cas ? Si vous pouviez zoomer sur les atomes et les particules subatomiques qui composent le pixel, vous verriez que les particules subatomiques ne sont pas bien d\u00e9finies. Leurs limites et leur comportement ne sont pas tr\u00e8s clairs. C’est comme si vous dessiniez une ligne \u00ab\u00a0parfaite\u00a0\u00bb \u00e0 l’aide d’un crayon et d’une r\u00e8gle. Si vous regardez cette ligne au microscope, les bords semblent plus instables que droits. <\/p>\n\n
Le manque de clart\u00e9 de la m\u00e9canique quantique cr\u00e9e des comportements uniques. Les cons\u00e9quences de ces comportements ont laiss\u00e9 perplexes les physiciens qui ont \u00e9t\u00e9 les premiers \u00e0 essayer de comprendre la m\u00e9canique quantique. Ces comportements sont les suivants : <\/p>\n\n
\n- Dualit\u00e9 onde-particule<\/strong><\/a>: De minuscules particules semblent se comporter comme des ondes ou des particules, selon la mani\u00e8re dont vous les observez.<\/li>\n\n\n\n
- Superposition<\/strong><\/a>:<\/strong> Dans le monde quantique, les particules peuvent exister dans plusieurs \u00e9tats \u00e0 la fois.<\/li>\n\n\n\n
- Le principe d’incertitude d’Heisenberg<\/strong><\/a>: La nature impose une limite fondamentale \u00e0 la pr\u00e9cision avec laquelle vous pouvez mesurer quelque chose. (Vous ne pouvez pas mesurer certaines paires de propri\u00e9t\u00e9s en m\u00eame temps avec une pr\u00e9cision illimit\u00e9e). <\/li>\n\n\n\n
- Enchev\u00eatrement<\/strong><\/a>: Deux choses peuvent \u00eatre tellement interconnect\u00e9es qu’elles s’influencent mutuellement, quelle que soit la distance qui les s\u00e9pare.<\/li>\n\n\n\n
- Spin<\/strong><\/a>:<\/strong> Le spin est une caract\u00e9ristique fondamentale des particules \u00e9l\u00e9mentaires. Comme la masse ou la charge, le spin d\u00e9termine le comportement d’une particule et son interaction avec d’autres particules. <\/li>\n<\/ol>\n\n
J’expliquerai comment ces comportements sont au c\u0153ur des technologies quantiques \u00e9mergentes, telles que l’informatique et la cryptographie quantiques, et comment ils se manifestent de mani\u00e8re fantastique dans le monde naturel. <\/p>\n\n
<\/a>Dualit\u00e9 onde-particule<\/h3>\n\nLe flou au niveau granulaire est d\u00fb au fait que ces minuscules particules agissent un peu comme des ondes (semblables aux ondes de l’eau et aux ondes radio). Rappelez-vous la d\u00e9finition de la dualit\u00e9 onde-particule : De minuscules particules comme les \u00e9lectrons et les photons peuvent se comporter comme des ondes ou des particules, selon la fa\u00e7on dont vous les observez. Les propri\u00e9t\u00e9s ondulatoires des particules au niveau quantique sont comme des vagues d’eau ; elles peuvent interf\u00e9rer les unes avec les autres, ce qui produit des \u00ab\u00a0ondulations\u00a0\u00bb. Ces ondulations nous permettent de pr\u00e9dire le comportement des particules (o\u00f9 elles sont le plus susceptibles de se trouver, quelle \u00e9nergie elles sont susceptibles d’avoir et comment elles interagissent avec d’autres particules). <\/p>\n\n
Prenons l’exemple de la lumi\u00e8re. <\/p>\n\n
Lorsque la lumi\u00e8re traverse des gouttelettes d’eau, elle peut agir comme des vagues qui forment les magnifiques motifs d’un arc-en-ciel. <\/p>\n\n
En revanche, lorsque la lumi\u00e8re frappe un panneau solaire, elle se comporte comme une particule. Parce que nous observons l’\u00e9nergie des photons se d\u00e9poser par morceaux (comme une balle solide frappant un \u00e9cran), nous les percevons comme se comportant comme des particules. <\/p>\n\n
<\/a>Superposition<\/h3>\n\nPour mieux comprendre les \u00e9tats \u00e9nerg\u00e9tiques des particules, je peux faire une analogie avec les instruments de musique. Les instruments ont de nombreuses notes (tons, vibrations ou fr\u00e9quences) sur lesquelles ils peuvent sonner. Lorsque vous ajoutez de l’\u00e9nergie \u00e0 un atome, par exemple, vous pouvez exciter le nuage d’\u00e9lectrons qui entoure l’atome, comme si vous frappiez un tambour. De m\u00eame qu’un instrument de musique peut \u00e9mettre plusieurs sons en raison de la structure m\u00e9canique du tambour, la superposition permet aux particules d’exister dans plusieurs \u00ab\u00a0\u00e9tats\u00a0\u00bb en m\u00eame temps. Cela est d\u00fb \u00e0 la force ou \u00e0 la \u00ab\u00a0tension\u00a0\u00bb que le noyau exerce sur le nuage d’\u00e9lectrons. <\/p>\n
\n![\"\"](\"https:\/\/quantum2025.org\/wp-content\/uploads\/2025\/02\/superposition-1024x582.gif\")
<\/a>Dans le monde quantique, les particules peuvent exister dans plusieurs \u00e9tats \u00e0 la fois. Cr\u00e9dit : N. Hanacek\/NIST. <\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\nLa superposition en action<\/strong><\/h2>\n\nLa superposition est extr\u00eamement utile dans les technologies quantiques. Par exemple, la superposition est utilis\u00e9e pour faire osciller les atomes dans les horloges atomiques<\/a>. Il est \u00e9galement important de noter que les physiciens ont un contr\u00f4le assez important sur la superposition dans les syst\u00e8mes bien contr\u00f4l\u00e9s tels que les horloges atomiques. Les physiciens peuvent contr\u00f4ler l’atome pour qu’il se trouve dans un \u00e9tat \u00e9lectronique ou un autre. Ils peuvent \u00e9galement cr\u00e9er une superposition des deux \u00e9tats. <\/p>\n\nVous pouvez imaginer la superposition comme un pendule oscillant entre deux positions (l’une \u00e0 l’extr\u00eame gauche et l’autre \u00e0 l’extr\u00eame droite). Lorsqu’il oscille, le pendule n’est dans aucune position, mais il oscille d’une position \u00e0 l’autre. Le \u00ab\u00a0balancement\u00a0\u00bb entre les plateformes est l’oscillation qui forme le signal de l’horloge<\/a>, tout comme l’oscillation d’un pendule, mais beaucoup plus rapidement ! <\/p>\n\n<\/a>Le principe d’incertitude de Heisenberg dans les mesures <\/h3>\n\nLa notion d’incertitude existe pour les mesures de tous les syst\u00e8mes physiques mais devient vraiment \u00e9vidente \u00e0 l’\u00e9chelle quantique.<\/p>\n\n
Lorsque vous essayez de mesurer l’\u00e9tat d’un syst\u00e8me, vous le perturbez in\u00e9vitablement \u00e0 un certain niveau. Pourquoi ? Parce que pour l’observer, vous devez g\u00e9n\u00e9ralement interagir avec lui \u00e0 l’aide d’une sonde. <\/p>\n\n
Par exemple, nous utilisons les photons qui rebondissent sur les objets pour les voir avec nos yeux, une forme de mesure qui nous permet d’\u00e9valuer la position, le mouvement et la taille d’un objet. La lumi\u00e8re qui rebondit sur un gratte-ciel n’a pas une \u00e9nergie suffisante pour le perturber de mani\u00e8re significative. Mais si le gratte-ciel \u00e9tait aussi petit qu’un \u00e9lectron, l’\u00e9nergie pourrait devenir suffisamment comparable \u00e0 celle du gratte-ciel pour perturber son \u00e9tat de mani\u00e8re significative. <\/p>\n\n
Cela fait partie de l’essence du principe d’incertitude d’Heisenberg, qui stipule que l’acte de mesure perturbe l’\u00e9tat quantique de l’objet. Par cons\u00e9quent, il existe des limites \u00e0 la pr\u00e9cision avec laquelle certaines paires de propri\u00e9t\u00e9s, telles que la position et la quantit\u00e9 de mouvement, le temps et l’\u00e9nergie, peuvent \u00eatre connues simultan\u00e9ment. <\/p>\n\n
<\/a>Enchev\u00eatrement<\/h3>\n\nL’intrication quantique se produit lorsque les \u00e9tats quantiques de deux ou plusieurs particules sont fortement corr\u00e9l\u00e9s. Cela signifie que l’\u00e9tat d’une particule peut instantan\u00e9ment influencer l’\u00e9tat de l’autre, quelle que soit la distance. Une analogie courante pour comprendre la corr\u00e9lation consiste \u00e0 consid\u00e9rer deux photons intriqu\u00e9s comme deux pi\u00e8ces de monnaie qui tombent toujours du m\u00eame c\u00f4t\u00e9 lorsque vous les retournez. <\/p>\n
\n![\"\"](\"data:image\/svg+xml;base64,PHN2ZyB3aWR0aD0iMSIgaGVpZ2h0PSIxIiB4bWxucz0iaHR0cDovL3d3dy53My5vcmcvMjAwMC9zdmciPjwvc3ZnPg==\")
<\/a>Dans le ph\u00e9nom\u00e8ne quantique connu sous le nom d’intrication, les propri\u00e9t\u00e9s de deux particules sont entrelac\u00e9es m\u00eame si elles sont s\u00e9par\u00e9es par de grandes distances l’une de l’autre.Cr\u00e9dit : N. Hanacek\/NIST.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\nDans la distribution quantique des cl\u00e9s (QKD)<\/a>, des photons intriqu\u00e9s sont utilis\u00e9s pour \u00e9changer en toute s\u00e9curit\u00e9 des cl\u00e9s cryptographiques (comme dans les transactions financi\u00e8res pour les banques ou les messages militaires top secret). Si un espion tente d’intercepter les photons, le fait de les mesurer perturbe leur \u00e9tat quantique, provoquant un changement d\u00e9tectable dans la corr\u00e9lation entre les photons. Cette perturbation alerte les parties communicantes de la pr\u00e9sence d’un espion, ce qui garantit la s\u00e9curit\u00e9 de l’\u00e9change de cl\u00e9s. <\/p>\n\nL’intrication en action : communication et calcul quantiques<\/strong><\/h2>\n\nL’intrication et la superposition sont utilis\u00e9es dans de nombreuses technologies quantiques r\u00e9centes d\u00e9velopp\u00e9es aujourd’hui, telles que les r\u00e9seaux quantiques, la communication quantique et l’informatique quantique. Les bits quantiques, ou qubits, qui sont intriqu\u00e9s les uns avec les autres ont un \u00ab\u00a0avantage quantique\u00a0\u00bb potentiel qui peut leur permettre de r\u00e9soudre certains calculs beaucoup plus rapidement que les ordinateurs classiques et qui permet une am\u00e9lioration exponentielle de la puissance de calcul avec le nombre de qubits. <\/p>\n\n
<\/a>La rotation<\/h3>\n\nAlors que la dualit\u00e9 onde-particule, la superposition, le principe d’incertitude d’Heisenberg et l’intrication sont autant de manifestations du fait que les syst\u00e8mes quantiques ont un comportement ondulatoire, le spin est \u00e0 part. <\/p>\n\n
Bien que profond\u00e9ment associ\u00e9 \u00e0 la m\u00e9canique quantique, le spin n’est qu’une caract\u00e9ristique que poss\u00e8de une particule lors de sa cr\u00e9ation, \u00e0 l’instar de la masse et de la charge. Malgr\u00e9 son nom, le terme \u00ab\u00a0spin\u00a0\u00bb ne signifie pas que la particule tourne r\u00e9ellement. <\/p>\n\n
Le spin des \u00e9lectrons, des neutrons et des protons qui composent un atome leur permet de former des structures stables, telles que les \u00e9l\u00e9ments, les plan\u00e8tes et notre corps. Votre propre corps et tout ce avec quoi vous interagissez dans le monde physique existe dans sa forme actuelle parce que le spin donne du volume aux particules ! Les \u00e9lectrons ne peuvent pas occuper le m\u00eame espace en raison de leur spin. C’est ce qui donne du volume \u00e0 la mati\u00e8re. <\/p>\n\n
Les photons ont un spin diff\u00e9rent de celui des \u00e9lectrons, des protons et des neutrons, ce qui leur permet d’occuper le m\u00eame espace. Cela leur conf\u00e8re des qualit\u00e9s remarquables. Si vous l’avez remarqu\u00e9, vous pouvez sentir la chaleur de la lumi\u00e8re et vous pouvez la voir, mais vous ne pouvez pas la tenir ou la toucher comme vous pouvez tenir des objets faits de mati\u00e8re tels que des crayons, des tables et des animaux domestiques. <\/p>\n\n
La rotation en action : les lasers<\/h2>\n\n
Le fait que les photons puissent occuper le m\u00eame espace est \u00e0 l’origine de l’\u00e9tonnante utilit\u00e9 du laser. Dans les lasers, tous les photons peuvent parfaitement se chevaucher, de sorte que tous les pics et les creux des ondes lumineuses sont parfaitement align\u00e9s et additionn\u00e9s. Cela permet aux lasers de cr\u00e9er une sorte de super-onde, de sorte que tous les photons agissent ensemble dans le m\u00eame espace et au m\u00eame moment. Cela permet aux lasers de couper le m\u00e9tal, m\u00eame s’ils fonctionnent avec des puissances similaires \u00e0 celles d’une ampoule \u00e9lectrique. <\/p>\n\n
Rendre Quantum accessible \u00e0 tous <\/h2>\n\n
Je suis profond\u00e9ment passionn\u00e9e par l’id\u00e9e de rendre la m\u00e9canique et la technologie quantiques accessibles au public, car j’imagine un avenir o\u00f9 les applications de ces technologies refl\u00e8tent les diverses voix de tous les groupes d\u00e9mographiques. <\/p>\n\n
L’impact de la technologie et de l’informatique quantiques sera profond. La technologie quantique pourrait nous apporter des syst\u00e8mes de communication plus s\u00fbrs, r\u00e9soudre des probl\u00e8mes tels que la conception de meilleurs m\u00e9dicaments, et bien d’autres choses encore. Il est essentiel que chacun ait un r\u00f4le \u00e0 jouer dans l’\u00e9volution de ces innovations au b\u00e9n\u00e9fice de l’humanit\u00e9 et de la plan\u00e8te. <\/p>\n\n
Vous pouvez \u00e9galement consid\u00e9rer la mati\u00e8re comme une image num\u00e9rique : Si vous zoomez suffisamment sur une image, vous commencez \u00e0 voir qu’elle est compos\u00e9e de pixels individuels. <\/p>\n\n
La physique classique r\u00e9git le mouvement des choses que nous pouvons voir, comme les balles de baseball et les plan\u00e8tes. La physique quantique est un monde que nous ne pouvons pas facilement voir. Si un aspect de la physique quantique est substantiellement diff\u00e9rent de la physique classique, c’est que la physique \u00e0 l’\u00e9chelle quantique n’est pas seulement granulaire, mais aussi \u00ab\u00a0floue\u00a0\u00bb. <\/p>\n\n
Lorsque nous faisons un zoom sur une image, un pixel semble avoir une limite bien d\u00e9finie, ou bien est-ce le cas ? Si vous pouviez zoomer sur les atomes et les particules subatomiques qui composent le pixel, vous verriez que les particules subatomiques ne sont pas bien d\u00e9finies. Leurs limites et leur comportement ne sont pas tr\u00e8s clairs. C’est comme si vous dessiniez une ligne \u00ab\u00a0parfaite\u00a0\u00bb \u00e0 l’aide d’un crayon et d’une r\u00e8gle. Si vous regardez cette ligne au microscope, les bords semblent plus instables que droits. <\/p>\n\n
Le manque de clart\u00e9 de la m\u00e9canique quantique cr\u00e9e des comportements uniques. Les cons\u00e9quences de ces comportements ont laiss\u00e9 perplexes les physiciens qui ont \u00e9t\u00e9 les premiers \u00e0 essayer de comprendre la m\u00e9canique quantique. Ces comportements sont les suivants : <\/p>\n\n
- \n
- Dualit\u00e9 onde-particule<\/strong><\/a>: De minuscules particules semblent se comporter comme des ondes ou des particules, selon la mani\u00e8re dont vous les observez.<\/li>\n\n\n\n
- Superposition<\/strong><\/a>:<\/strong> Dans le monde quantique, les particules peuvent exister dans plusieurs \u00e9tats \u00e0 la fois.<\/li>\n\n\n\n
- Le principe d’incertitude d’Heisenberg<\/strong><\/a>: La nature impose une limite fondamentale \u00e0 la pr\u00e9cision avec laquelle vous pouvez mesurer quelque chose. (Vous ne pouvez pas mesurer certaines paires de propri\u00e9t\u00e9s en m\u00eame temps avec une pr\u00e9cision illimit\u00e9e). <\/li>\n\n\n\n
- Enchev\u00eatrement<\/strong><\/a>: Deux choses peuvent \u00eatre tellement interconnect\u00e9es qu’elles s’influencent mutuellement, quelle que soit la distance qui les s\u00e9pare.<\/li>\n\n\n\n
- Spin<\/strong><\/a>:<\/strong> Le spin est une caract\u00e9ristique fondamentale des particules \u00e9l\u00e9mentaires. Comme la masse ou la charge, le spin d\u00e9termine le comportement d’une particule et son interaction avec d’autres particules. <\/li>\n<\/ol>\n\n
J’expliquerai comment ces comportements sont au c\u0153ur des technologies quantiques \u00e9mergentes, telles que l’informatique et la cryptographie quantiques, et comment ils se manifestent de mani\u00e8re fantastique dans le monde naturel. <\/p>\n\n
<\/a>Dualit\u00e9 onde-particule<\/h3>\n\n
Le flou au niveau granulaire est d\u00fb au fait que ces minuscules particules agissent un peu comme des ondes (semblables aux ondes de l’eau et aux ondes radio). Rappelez-vous la d\u00e9finition de la dualit\u00e9 onde-particule : De minuscules particules comme les \u00e9lectrons et les photons peuvent se comporter comme des ondes ou des particules, selon la fa\u00e7on dont vous les observez. Les propri\u00e9t\u00e9s ondulatoires des particules au niveau quantique sont comme des vagues d’eau ; elles peuvent interf\u00e9rer les unes avec les autres, ce qui produit des \u00ab\u00a0ondulations\u00a0\u00bb. Ces ondulations nous permettent de pr\u00e9dire le comportement des particules (o\u00f9 elles sont le plus susceptibles de se trouver, quelle \u00e9nergie elles sont susceptibles d’avoir et comment elles interagissent avec d’autres particules). <\/p>\n\n
Prenons l’exemple de la lumi\u00e8re. <\/p>\n\n
Lorsque la lumi\u00e8re traverse des gouttelettes d’eau, elle peut agir comme des vagues qui forment les magnifiques motifs d’un arc-en-ciel. <\/p>\n\n
En revanche, lorsque la lumi\u00e8re frappe un panneau solaire, elle se comporte comme une particule. Parce que nous observons l’\u00e9nergie des photons se d\u00e9poser par morceaux (comme une balle solide frappant un \u00e9cran), nous les percevons comme se comportant comme des particules. <\/p>\n\n
<\/a>Superposition<\/h3>\n\n
Pour mieux comprendre les \u00e9tats \u00e9nerg\u00e9tiques des particules, je peux faire une analogie avec les instruments de musique. Les instruments ont de nombreuses notes (tons, vibrations ou fr\u00e9quences) sur lesquelles ils peuvent sonner. Lorsque vous ajoutez de l’\u00e9nergie \u00e0 un atome, par exemple, vous pouvez exciter le nuage d’\u00e9lectrons qui entoure l’atome, comme si vous frappiez un tambour. De m\u00eame qu’un instrument de musique peut \u00e9mettre plusieurs sons en raison de la structure m\u00e9canique du tambour, la superposition permet aux particules d’exister dans plusieurs \u00ab\u00a0\u00e9tats\u00a0\u00bb en m\u00eame temps. Cela est d\u00fb \u00e0 la force ou \u00e0 la \u00ab\u00a0tension\u00a0\u00bb que le noyau exerce sur le nuage d’\u00e9lectrons. <\/p>\n
\n<\/a>Dans le monde quantique, les particules peuvent exister dans plusieurs \u00e9tats \u00e0 la fois. Cr\u00e9dit : N. Hanacek\/NIST. <\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n La superposition en action<\/strong><\/h2>\n\n
La superposition est extr\u00eamement utile dans les technologies quantiques. Par exemple, la superposition est utilis\u00e9e pour faire osciller les atomes dans les horloges atomiques<\/a>. Il est \u00e9galement important de noter que les physiciens ont un contr\u00f4le assez important sur la superposition dans les syst\u00e8mes bien contr\u00f4l\u00e9s tels que les horloges atomiques. Les physiciens peuvent contr\u00f4ler l’atome pour qu’il se trouve dans un \u00e9tat \u00e9lectronique ou un autre. Ils peuvent \u00e9galement cr\u00e9er une superposition des deux \u00e9tats. <\/p>\n\n
Vous pouvez imaginer la superposition comme un pendule oscillant entre deux positions (l’une \u00e0 l’extr\u00eame gauche et l’autre \u00e0 l’extr\u00eame droite). Lorsqu’il oscille, le pendule n’est dans aucune position, mais il oscille d’une position \u00e0 l’autre. Le \u00ab\u00a0balancement\u00a0\u00bb entre les plateformes est l’oscillation qui forme le signal de l’horloge<\/a>, tout comme l’oscillation d’un pendule, mais beaucoup plus rapidement ! <\/p>\n\n
<\/a>Le principe d’incertitude de Heisenberg dans les mesures <\/h3>\n\n
La notion d’incertitude existe pour les mesures de tous les syst\u00e8mes physiques mais devient vraiment \u00e9vidente \u00e0 l’\u00e9chelle quantique.<\/p>\n\n
Lorsque vous essayez de mesurer l’\u00e9tat d’un syst\u00e8me, vous le perturbez in\u00e9vitablement \u00e0 un certain niveau. Pourquoi ? Parce que pour l’observer, vous devez g\u00e9n\u00e9ralement interagir avec lui \u00e0 l’aide d’une sonde. <\/p>\n\n
Par exemple, nous utilisons les photons qui rebondissent sur les objets pour les voir avec nos yeux, une forme de mesure qui nous permet d’\u00e9valuer la position, le mouvement et la taille d’un objet. La lumi\u00e8re qui rebondit sur un gratte-ciel n’a pas une \u00e9nergie suffisante pour le perturber de mani\u00e8re significative. Mais si le gratte-ciel \u00e9tait aussi petit qu’un \u00e9lectron, l’\u00e9nergie pourrait devenir suffisamment comparable \u00e0 celle du gratte-ciel pour perturber son \u00e9tat de mani\u00e8re significative. <\/p>\n\n
Cela fait partie de l’essence du principe d’incertitude d’Heisenberg, qui stipule que l’acte de mesure perturbe l’\u00e9tat quantique de l’objet. Par cons\u00e9quent, il existe des limites \u00e0 la pr\u00e9cision avec laquelle certaines paires de propri\u00e9t\u00e9s, telles que la position et la quantit\u00e9 de mouvement, le temps et l’\u00e9nergie, peuvent \u00eatre connues simultan\u00e9ment. <\/p>\n\n
<\/a>Enchev\u00eatrement<\/h3>\n\n
L’intrication quantique se produit lorsque les \u00e9tats quantiques de deux ou plusieurs particules sont fortement corr\u00e9l\u00e9s. Cela signifie que l’\u00e9tat d’une particule peut instantan\u00e9ment influencer l’\u00e9tat de l’autre, quelle que soit la distance. Une analogie courante pour comprendre la corr\u00e9lation consiste \u00e0 consid\u00e9rer deux photons intriqu\u00e9s comme deux pi\u00e8ces de monnaie qui tombent toujours du m\u00eame c\u00f4t\u00e9 lorsque vous les retournez. <\/p>\n
\n<\/a>Dans le ph\u00e9nom\u00e8ne quantique connu sous le nom d’intrication, les propri\u00e9t\u00e9s de deux particules sont entrelac\u00e9es m\u00eame si elles sont s\u00e9par\u00e9es par de grandes distances l’une de l’autre.Cr\u00e9dit : N. Hanacek\/NIST.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n Dans la distribution quantique des cl\u00e9s (QKD)<\/a>, des photons intriqu\u00e9s sont utilis\u00e9s pour \u00e9changer en toute s\u00e9curit\u00e9 des cl\u00e9s cryptographiques (comme dans les transactions financi\u00e8res pour les banques ou les messages militaires top secret). Si un espion tente d’intercepter les photons, le fait de les mesurer perturbe leur \u00e9tat quantique, provoquant un changement d\u00e9tectable dans la corr\u00e9lation entre les photons. Cette perturbation alerte les parties communicantes de la pr\u00e9sence d’un espion, ce qui garantit la s\u00e9curit\u00e9 de l’\u00e9change de cl\u00e9s. <\/p>\n\n
L’intrication en action : communication et calcul quantiques<\/strong><\/h2>\n\n
L’intrication et la superposition sont utilis\u00e9es dans de nombreuses technologies quantiques r\u00e9centes d\u00e9velopp\u00e9es aujourd’hui, telles que les r\u00e9seaux quantiques, la communication quantique et l’informatique quantique. Les bits quantiques, ou qubits, qui sont intriqu\u00e9s les uns avec les autres ont un \u00ab\u00a0avantage quantique\u00a0\u00bb potentiel qui peut leur permettre de r\u00e9soudre certains calculs beaucoup plus rapidement que les ordinateurs classiques et qui permet une am\u00e9lioration exponentielle de la puissance de calcul avec le nombre de qubits. <\/p>\n\n
<\/a>La rotation<\/h3>\n\n
Alors que la dualit\u00e9 onde-particule, la superposition, le principe d’incertitude d’Heisenberg et l’intrication sont autant de manifestations du fait que les syst\u00e8mes quantiques ont un comportement ondulatoire, le spin est \u00e0 part. <\/p>\n\n
Bien que profond\u00e9ment associ\u00e9 \u00e0 la m\u00e9canique quantique, le spin n’est qu’une caract\u00e9ristique que poss\u00e8de une particule lors de sa cr\u00e9ation, \u00e0 l’instar de la masse et de la charge. Malgr\u00e9 son nom, le terme \u00ab\u00a0spin\u00a0\u00bb ne signifie pas que la particule tourne r\u00e9ellement. <\/p>\n\n
Le spin des \u00e9lectrons, des neutrons et des protons qui composent un atome leur permet de former des structures stables, telles que les \u00e9l\u00e9ments, les plan\u00e8tes et notre corps. Votre propre corps et tout ce avec quoi vous interagissez dans le monde physique existe dans sa forme actuelle parce que le spin donne du volume aux particules ! Les \u00e9lectrons ne peuvent pas occuper le m\u00eame espace en raison de leur spin. C’est ce qui donne du volume \u00e0 la mati\u00e8re. <\/p>\n\n
Les photons ont un spin diff\u00e9rent de celui des \u00e9lectrons, des protons et des neutrons, ce qui leur permet d’occuper le m\u00eame espace. Cela leur conf\u00e8re des qualit\u00e9s remarquables. Si vous l’avez remarqu\u00e9, vous pouvez sentir la chaleur de la lumi\u00e8re et vous pouvez la voir, mais vous ne pouvez pas la tenir ou la toucher comme vous pouvez tenir des objets faits de mati\u00e8re tels que des crayons, des tables et des animaux domestiques. <\/p>\n\n
La rotation en action : les lasers<\/h2>\n\n
Le fait que les photons puissent occuper le m\u00eame espace est \u00e0 l’origine de l’\u00e9tonnante utilit\u00e9 du laser. Dans les lasers, tous les photons peuvent parfaitement se chevaucher, de sorte que tous les pics et les creux des ondes lumineuses sont parfaitement align\u00e9s et additionn\u00e9s. Cela permet aux lasers de cr\u00e9er une sorte de super-onde, de sorte que tous les photons agissent ensemble dans le m\u00eame espace et au m\u00eame moment. Cela permet aux lasers de couper le m\u00e9tal, m\u00eame s’ils fonctionnent avec des puissances similaires \u00e0 celles d’une ampoule \u00e9lectrique. <\/p>\n\n
Rendre Quantum accessible \u00e0 tous <\/h2>\n\n
Je suis profond\u00e9ment passionn\u00e9e par l’id\u00e9e de rendre la m\u00e9canique et la technologie quantiques accessibles au public, car j’imagine un avenir o\u00f9 les applications de ces technologies refl\u00e8tent les diverses voix de tous les groupes d\u00e9mographiques. <\/p>\n\n
L’impact de la technologie et de l’informatique quantiques sera profond. La technologie quantique pourrait nous apporter des syst\u00e8mes de communication plus s\u00fbrs, r\u00e9soudre des probl\u00e8mes tels que la conception de meilleurs m\u00e9dicaments, et bien d’autres choses encore. Il est essentiel que chacun ait un r\u00f4le \u00e0 jouer dans l’\u00e9volution de ces innovations au b\u00e9n\u00e9fice de l’humanit\u00e9 et de la plan\u00e8te. <\/p>\n\n
- Superposition<\/strong><\/a>:<\/strong> Dans le monde quantique, les particules peuvent exister dans plusieurs \u00e9tats \u00e0 la fois.<\/li>\n\n\n\n
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