Tout sur la quantique
Les grands principes

Les technologies quantiques exploitent les concepts de superposition ou d’intrication ainsi que le contrôle d’objets quantiques individuels pour sécuriser les communications, développer des capteurs ultra sensibles ou révolutionner le calcul et la simulation numérique.

Superposition Quantique

© Christian Schirm

Le monde est tel qu’un objet peut exister dans plusieurs états distincts. On dit que l’objet est dans une superposition quantique d’états quand il se trouve dans plusieurs de ces états simultanément. Mais les états superposés sont fragiles et disparaissent rapidement à notre échelle.

Le chat est-il vivant ET mort ?

E. Schrödinger a imaginé une expérience de pensée pour montrer le caractère paradoxal de la physique quantique appliquée à notre échelle : un chat est enfermé dans une boîte avec un atome radioactif dont la désintégration déclenche l’emission d’un gaz mortel dans la boîte. Si l’atome est à la fois non désintégré ET désintégré, alors le chat est à la fois vivant ET mort ! Pourtant, quand nous ouvrons la boîte, nous observons toujours le chat vivant OU mort.

Intrication Quantique

© shutterstock.photo

La physique quantique permets à deux objets ou plus d’exister dans des états de superposition très spéciaux appelés états intriqués. Alors qu’une mesure de l’un des objets intriqués donne un résultat
complétement aléatoire déterminé lors de la mesure elle-même, cette mesure détermine également instantanément l’état des autres objets, et ce quelque soit la distance qui les sépare.

L’intrication constitue une ressource pour stocker, transférer et traiter l’information.

INÉGALITÉS DE BELL

J. Bell a compris qu’il existe des expériences (mesure d’inégalités de Bell) permettant de vérifier si le monde est réellement décrit par la seule physique quantique, ou si l’intrication pourrait en fait être décrites par des variables cachées classiques attachées aux objets intriqués. Ces expériences ont montré que de telles variables cachées locales ne peuvent exister.

© Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

Violation de l’inégalité de Bell

A. Aspect et son équipe ont utilisé des paires de photons intriqués produites par une source brillante. Les deux photons d’une paire étaient séparés puis mesurés « par surprise » sans qu’ils puissent communiquer entre eux la façon dont ils étaient mesurés. Ils donnaient des résultats à la fois totalement aléatoires chacun, mais exactement opposés l’un à l’autre, sans avoir pourtant embarqué d’informations cachées lors de leur séparation.

Prix Nobel de physique 2022

Le prix Nobel de physique 2022 récompense 3 physiciens ayant mis en évidence ce phénomène bizarre qu’est l’intrication quantique, ouvrant ainsi la voie du traitement quantique de l’information : Alain Aspect, John Clauser, et Anton Zeilinger.

Prix Nobel de physique 2025

Le prix Nobel 2025 récompense 3 physiciens, dont un français, Michel Devoret, pour la découverte de l’effet tunnel quantique macroscopique et de la quantification de l’énergie dans un circuit électrique. Les deux autres lauréats sont, John Clarke et John Martinis.