<\/p>\n
Pendant une grande partie du d\u00e9but du XXe si\u00e8cle, la m\u00e9canique quantique \u00e9tait l\u2019une des id\u00e9es scientifiques les plus d\u00e9routantes. Cette th\u00e9orie remettait en question la pens\u00e9e conventionnelle et laissait m\u00eame les plus grands physiciens peiner \u00e0 comprendre ses implications. Un si\u00e8cle plus tard, il est devenu le fondement des technologies qui influencent la vie quotidienne, notamment les lasers, les puces \u00e9lectroniques, les communications s\u00e9curis\u00e9es et les ordinateurs quantiques \u00e9mergents.<\/p>\n
Dans un nouvel article de perspective publi\u00e9 dans Science<\/em>le Dr Marlan Scully de la Texas A&M University r\u00e9fl\u00e9chit \u00e0 l’\u00e9volution remarquable de la m\u00e9canique quantique, d’une th\u00e9orie abstraite sur les minuscules particules \u00e0 un cadre puissant aidant les chercheurs \u00e0 aborder certaines des questions scientifiques les plus difficiles.<\/p>\n “La m\u00e9canique quantique a commenc\u00e9 comme un moyen d’expliquer le comportement de minuscules particules”, a d\u00e9clar\u00e9 Scully, \u00e9galement affili\u00e9 \u00e0 l’Universit\u00e9 de Princeton. “Maintenant, cela g\u00e9n\u00e8re des innovations qui \u00e9taient inimaginables il y a \u00e0 peine une g\u00e9n\u00e9ration.”<\/p>\n Scully a jou\u00e9 un r\u00f4le majeur dans l\u2019avancement du domaine. Il est co-auteur du manuel influent Optique quantique<\/em>une ressource qui a form\u00e9 des g\u00e9n\u00e9rations de physiciens. Ses recherches en spectroscopie laser coh\u00e9rente \u00e0 l\u2019\u00e9chelle nanom\u00e9trique ont permis d\u2019\u00e9tudier des mol\u00e9cules avec une pr\u00e9cision \u00e0 l\u2019\u00e9chelle atomique. Il a \u00e9galement d\u00e9velopp\u00e9 des concepts r\u00e9volutionnaires impliquant des moteurs thermiques quantiques, qui remettent en question les hypoth\u00e8ses traditionnelles sur l\u2019efficacit\u00e9 thermodynamique et pourraient un jour conduire \u00e0 de nouvelles technologies \u00e9nerg\u00e9tiques.<\/p>\n Du chat de Schr\u00f6dinger \u00e0 la technologie quantique<\/strong><\/p>\n L\u2019une des illustrations les plus c\u00e9l\u00e8bres de la m\u00e9canique quantique date de 1935, lorsqu\u2019Erwin Schr\u00f6dinger proposa son paradoxe du chat. L\u2019exp\u00e9rience de pens\u00e9e a sugg\u00e9r\u00e9 qu\u2019un chat pourrait exister dans un \u00e9tat \u00e0 la fois vivant et mort jusqu\u2019\u00e0 ce qu\u2019il soit observ\u00e9. Schr\u00f6dinger a introduit l\u2019id\u00e9e pour souligner \u00e0 quel point la th\u00e9orie quantique \u00e9tait \u00e9trange.<\/p>\n Aujourd\u2019hui, ces concepts autrefois bizarres d\u00e9passent largement les d\u00e9bats philosophiques.<\/p>\n “Cette” bizarrerie quantique “n’est plus seulement un casse-t\u00eate philosophique”, a d\u00e9clar\u00e9 Scully. “C’est le fondement de l’informatique quantique, de la cryptographie quantique et m\u00eame de la d\u00e9tection des ondes gravitationnelles.”<\/p>\n Les fondements de la m\u00e9canique quantique ont \u00e9t\u00e9 construits par des pionniers tels que Schr\u00f6dinger et Werner Heisenberg. Ils ont d\u00e9velopp\u00e9 deux approches math\u00e9matiques diff\u00e9rentes, la m\u00e9canique ondulatoire et la m\u00e9canique matricielle, pour d\u00e9crire les syst\u00e8mes quantiques. Au fil du temps, ces approches se sont unifi\u00e9es et ont contribu\u00e9 au d\u00e9veloppement de la th\u00e9orie quantique des champs, qui explique comment les particules interagissent par le biais des forces \u00e9lectromagn\u00e9tiques et nucl\u00e9aires.<\/p>\n Leurs travaux se sont appuy\u00e9s sur le premier mod\u00e8le atomique de Niels Bohr, qui repr\u00e9sentait des \u00e9lectrons en orbite autour du noyau, un peu comme des plan\u00e8tes en orbite autour du soleil. Alors que des d\u00e9couvertes ult\u00e9rieures ont affin\u00e9 cette image, le mod\u00e8le de Bohr a contribu\u00e9 \u00e0 ouvrir la voie \u00e0 la th\u00e9orie quantique moderne.<\/p>\n Coh\u00e9rence quantique et essor des lasers<\/strong><\/p>\n La coh\u00e9rence quantique est l\u2019un des concepts les plus importants de la m\u00e9canique quantique. Ce ph\u00e9nom\u00e8ne permet \u00e0 des particules telles que des atomes et des photons de rester li\u00e9es dans un \u00e9tat coordonn\u00e9, m\u00eame sur des distances importantes.<\/p>\n La coh\u00e9rence quantique a conduit directement au d\u00e9veloppement du laser, une technologie dont beaucoup pensaient autrefois qu\u2019elle ne pourrait jamais fonctionner. Aujourd’hui, les lasers sont utilis\u00e9s dans toute la soci\u00e9t\u00e9 moderne, depuis les lecteurs de codes-barres des supermarch\u00e9s jusqu’aux proc\u00e9dures de correction de la vue et aux instruments scientifiques avanc\u00e9s.<\/p>\n La coh\u00e9rence est \u00e9galement \u00e9troitement li\u00e9e \u00e0 l\u2019intrication quantique, ph\u00e9nom\u00e8ne qui a incit\u00e9 Albert Einstein \u00e0 le d\u00e9crire comme \u00ab une action effrayante \u00e0 distance \u00bb.<\/p>\n L’intrication permet aux particules de partager des informations gr\u00e2ce \u00e0 des propri\u00e9t\u00e9s quantiques uniques. Ces effets constituent la base des syst\u00e8mes de cryptage quantique et am\u00e9liorent la sensibilit\u00e9 d\u2019instruments sophistiqu\u00e9s tels que le Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), qui d\u00e9tecte de minuscules ondulations dans l\u2019espace-temps.<\/p>\n Les moteurs thermiques quantiques d\u00e9fient les limites classiques<\/strong><\/p>\n L\u2019une des applications les plus surprenantes de la physique quantique concerne les moteurs thermiques quantiques.<\/p>\n Les moteurs traditionnels sont contraints par la limite de Carnot, qui d\u00e9finit le rendement maximal autoris\u00e9 par la thermodynamique classique. Les chercheurs ont d\u00e9couvert qu\u2019en exploitant la coh\u00e9rence quantique, il pourrait \u00eatre possible de cr\u00e9er des moteurs d\u00e9passant ces limites classiques.<\/p>\n “C’est un exemple frappant de la fa\u00e7on dont les principes quantiques peuvent r\u00e9\u00e9crire les r\u00e8gles de la physique classique”, a d\u00e9clar\u00e9 Scully.<\/p>\n Biologie quantique, gravit\u00e9 et turbulence<\/strong><\/p>\n L\u2019influence de la m\u00e9canique quantique s\u2019\u00e9tend d\u00e9sormais bien au-del\u00e0 de la physique.<\/p>\n En biologie, des techniques telles que la spectroscopie Raman coh\u00e9rente permettent aux chercheurs d\u2019examiner les virus et d\u2019autres structures \u00e0 l\u2019\u00e9chelle nanom\u00e9trique, fournissant ainsi des informations pr\u00e9cieuses sur le monde microscopique.<\/p>\n Les id\u00e9es quantiques fa\u00e7onnent \u00e9galement les efforts visant \u00e0 comprendre l\u2019univers lui-m\u00eame. Les scientifiques travaillant sur des concepts tels que la th\u00e9orie des cordes et la gravit\u00e9 quantique tentent de r\u00e9concilier la m\u00e9canique quantique avec la th\u00e9orie de la relativit\u00e9 d’Einstein, l’un des plus grands probl\u00e8mes non r\u00e9solus de la physique moderne.<\/p>\n Les chercheurs appliquent m\u00eame les concepts quantiques au d\u00e9fi de longue date que repr\u00e9sente la compr\u00e9hension de la turbulence. Le mouvement chaotique de l\u2019air et des fluides affecte les conditions m\u00e9t\u00e9orologiques, les syst\u00e8mes climatiques et les performances des avions. En \u00e9tudiant l\u2019h\u00e9lium superfluide, une substance qui pr\u00e9sente un comportement quantique inhabituel, les scientifiques d\u00e9couvrent des mod\u00e8les qui pourraient am\u00e9liorer la mod\u00e9lisation climatique, la pr\u00e9vision des temp\u00eates et la s\u00e9curit\u00e9 a\u00e9rienne.<\/p>\n Le prochain si\u00e8cle de d\u00e9couverte quantique<\/strong><\/p>\n Malgr\u00e9 un si\u00e8cle de succ\u00e8s, la m\u00e9canique quantique continue de soulever de profondes questions.<\/p>\n La gravit\u00e9 peut-elle \u00eatre quantifi\u00e9e (c’est-\u00e0-dire, la gravit\u00e9 se comporte-t-elle comme les autres forces au niveau quantique) ? Les ordinateurs quantiques pourraient-ils transformer la m\u00e9decine et la science des mat\u00e9riaux ? Quelles nouvelles connaissances sur l\u2019univers pourraient \u00e9merger des futures technologies quantiques ?<\/p>\n Scully pense que la recherche de r\u00e9ponses ne fait que commencer.<\/p>\n “Au d\u00e9but du XXe si\u00e8cle, beaucoup pensaient que la physique \u00e9tait achev\u00e9e”, a-t-il d\u00e9clar\u00e9. “Au 21e si\u00e8cle, nous savons que l’aventure ne fait que commencer.”<\/p>\n Cinq fa\u00e7ons dont la m\u00e9canique quantique affecte la vie quotidienne<\/strong><\/p>\n Pendant une grande partie du d\u00e9but du XXe si\u00e8cle, la m\u00e9canique quantique \u00e9tait l\u2019une des id\u00e9es scientifiques les plus d\u00e9routantes. Cette th\u00e9orie remettait en question la pens\u00e9e conventionnelle et laissait m\u00eame les plus grands physiciens peiner \u00e0 comprendre ses implications. 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