\u00c0 l\u2019\u00e9chelle des atomes et des \u00e9lectrons, de nombreuses \u00e9quations de la m\u00e9canique classique qui d\u00e9crivent le mouvement et l\u2019interaction des corps \u00e0 des tailles et des vitesses ordinaires cessent d\u2019\u00eatre utiles.<\/p>\n
En m\u00e9canique classique, les objets existent \u00e0 un endroit pr\u00e9cis \u00e0 un moment pr\u00e9cis. En m\u00e9canique quantique, les objets existent dans un brouillard de probabilit\u00e9; ils ont une certaine chance d’\u00eatre au point A, une autre chance d’\u00eatre au point B, et ainsi de suite.<\/p>\n
Contrairement \u00e0 la c\u00e9l\u00e8bre th\u00e9orie de la relativit\u00e9 d\u2019Albert Einstein, d\u00e9velopp\u00e9e \u00e0 peu pr\u00e8s \u00e0 la m\u00eame \u00e9poque, les origines de la m\u00e9canique quantique ne peuvent \u00eatre attribu\u00e9es \u00e0 un seul scientifique. Au contraire, plusieurs scientifiques ont contribu\u00e9 \u00e0 ce cadre, qui a progressivement gagn\u00e9 en acceptation et en v\u00e9rification exp\u00e9rimentale entre la fin des ann\u00e9es 1800 et 1930, selon l\u2019Universit\u00e9 de St. Andrews en \u00c9cosse.<\/p>\n
En 1900, le physicien allemand Max Planck essayait d’expliquer pourquoi les objets \u00e0 certaines temp\u00e9ratures, comme le filament d’une ampoule \u00e9lectrique \u00e0 1 470 degr\u00e9s Fahrenheit (800 degr\u00e9s Celsius), brillent d’une certaine couleur<\/strong><\/span>\u00a0\u2014 dans ce cas, le rouge, selon l’Institut Perimeter. Planck a r\u00e9alis\u00e9 que les \u00e9quations utilis\u00e9es par le physicien Ludwig Boltzmann pour d\u00e9crire le comportement des gaz pouvaient \u00eatre traduites en une explication de cette relation entre temp\u00e9rature et couleur. Le probl\u00e8me \u00e9tait que le travail de Boltzmann reposait sur le fait que tout gaz donn\u00e9 est compos\u00e9 de minuscules particules, ce qui signifie que la lumi\u00e8re est \u00e9galement compos\u00e9e de bits discrets.<\/p>\n Cette id\u00e9e contredisait les id\u00e9es sur la lumi\u00e8re de l\u2019\u00e9poque, lorsque la plupart des physiciens pensaient que la lumi\u00e8re \u00e9tait une onde continue plut\u00f4t qu\u2019une minuscule particule. Planck lui-m\u00eame ne croyait pas aux atomes ou aux particules discr\u00e8tes de lumi\u00e8re, mais son concept a re\u00e7u du soutien en 1905 lorsqu’Einstein a publi\u00e9 un article intitul\u00e9 \u00abSur une vision heuristique de l’\u00e9mission et de la transformation de la lumi\u00e8re\u00bb.<\/p>\n Einstein imaginait la lumi\u00e8re se d\u00e9pla\u00e7ant non pas comme une onde, mais comme une sorte de \u00abquanta d\u2019\u00e9nergie\u00bb. Ce paquet d’\u00e9nergie, sugg\u00e9rait Einstein dans son article, ne peut \u00eatre \u00ababsorb\u00e9 ou g\u00e9n\u00e9r\u00e9 que dans son ensemble\u00bb, en particulier lorsque l’atome \u00absaute\u00bb entre des vitesses vibratoires quantifi\u00e9es. C’est de l\u00e0 que vient la partie \u00abquantique\u00bb de la m\u00e9canique quantique.<\/p>\n Avec cette nouvelle fa\u00e7on de comprendre la lumi\u00e8re, Einstein a offert dans son article un aper\u00e7u du comportement de neuf ph\u00e9nom\u00e8nes, y compris les couleurs sp\u00e9cifiques que Planck a d\u00e9crites comme \u00e9mises par le filament d’une ampoule \u00e9lectrique. Il a \u00e9galement expliqu\u00e9 comment certaines couleurs de lumi\u00e8re peuvent arracher des \u00e9lectrons des surfaces m\u00e9talliques, un ph\u00e9nom\u00e8ne connu sous le nom d\u2019effet photo\u00e9lectrique.<\/p>\n Dualit\u00e9 onde-corpuscule<\/strong><\/span><\/p>\n En m\u00e9canique quantique, les particules peuvent parfois exister sous forme d\u2019ondes et parfois sous forme de particules. L’exemple le plus c\u00e9l\u00e8bre est l’exp\u00e9rience de la double fente, dans laquelle des particules telles que des \u00e9lectrons sont tir\u00e9es sur une carte perc\u00e9e de deux fentes, derri\u00e8re lesquelles se trouve un \u00e9cran qui s’allume lorsqu’un \u00e9lectron le frappe. Si les \u00e9lectrons \u00e9taient des particules, ils cr\u00e9eraient deux lignes brillantes l\u00e0 o\u00f9 ils frapperaient l’\u00e9cran apr\u00e8s avoir travers\u00e9 une fente ou l’autre, selon un article populaire dans Nature.<\/p>\n Au lieu de cela, lorsque l\u2019exp\u00e9rience est r\u00e9alis\u00e9e, un motif d\u2019interf\u00e9rence se forme sur l\u2019\u00e9cran. Ce mod\u00e8le de bandes sombres et claires n’a de sens que si les \u00e9lectrons sont des ondes avec des cr\u00eates (points hauts) et des creux (points bas) qui peuvent interf\u00e9rer les unes avec les autres. M\u00eame lorsqu’un seul \u00e9lectron passe \u00e0 travers les fentes \u00e0 la fois, un motif d’interf\u00e9rence appara\u00eet – un effet similaire \u00e0 l’interf\u00e9rence d’un seul \u00e9lectron avec lui-m\u00eame.<\/p>\n\n En 1924, le physicien fran\u00e7ais Louis de Broglie a utilis\u00e9 les \u00e9quations de la th\u00e9orie de la relativit\u00e9 restreinte d’Einstein pour montrer que les particules peuvent pr\u00e9senter des propri\u00e9t\u00e9s ondulatoires et que les ondes peuvent pr\u00e9senter des propri\u00e9t\u00e9s corpusculaires, une d\u00e9couverte pour laquelle il a re\u00e7u le prix Nobel quelques ann\u00e9es plus tard.<\/p>\n Les atomes en m\u00e9canique quantique<\/strong><\/span><\/p>\n Dans les ann\u00e9es 1910, le physicien danois Niels Bohr a tent\u00e9 de d\u00e9crire la structure interne des atomes en utilisant la m\u00e9canique quantique. \u00c0 cette \u00e9poque, on savait qu\u2019un atome est constitu\u00e9 d\u2019un noyau lourd, dense et charg\u00e9 positivement, entour\u00e9 d\u2019un essaim d\u2019\u00e9lectrons minuscules, l\u00e9gers et charg\u00e9s n\u00e9gativement. Bohr a plac\u00e9 les \u00e9lectrons sur des orbites autour du noyau, comme les plan\u00e8tes d’un syst\u00e8me solaire subatomique, sauf qu’ils ne pouvaient avoir que certaines distances orbitales pr\u00e9d\u00e9termin\u00e9es. En sautant d\u2019une orbite \u00e0 une autre, un atome pourrait recevoir ou \u00e9mettre un rayonnement avec certaines \u00e9nergies refl\u00e9tant sa nature quantique.<\/p>\n Peu de temps apr\u00e8s, les deux scientifiques, travaillant ind\u00e9pendamment et utilisant des approches math\u00e9matiques distinctes, ont cr\u00e9\u00e9 une image quantique plus compl\u00e8te de l’atome, selon l’American Physical Society. En Allemagne, le physicien Werner Heisenberg y est parvenu en d\u00e9veloppant la \u00abm\u00e9canique matricielle\u00bb. Le physicien austro-irlandais Erwin Schr\u00f6dinger a d\u00e9velopp\u00e9 une th\u00e9orie similaire appel\u00e9e \u00abm\u00e9canique ondulatoire\u00bb. En 1926, Schr\u00f6dinger a montr\u00e9 que ces deux approches \u00e9taient \u00e9quivalentes.<\/p>\n Le mod\u00e8le atomique de Heisenberg-Schr\u00f6dinger, dans lequel chaque \u00e9lectron agit comme une onde autour du noyau de l’atome, a remplac\u00e9 le mod\u00e8le ant\u00e9rieur de Bohr. Dans le mod\u00e8le atomique de Heisenberg-Schr\u00f6dinger, les \u00e9lectrons ob\u00e9issent \u00e0 une \u00abfonction d’onde\u00bb et occupent des \u00aborbitales\u00bb plut\u00f4t que des orbites. Contrairement aux orbites circulaires du mod\u00e8le de Bohr, les orbitales atomiques se pr\u00e9sentent sous une vari\u00e9t\u00e9 de formes, allant des sph\u00e8res aux halt\u00e8res en passant par les marguerites, selon le site Web explicatif du chimiste Jim Clark.<\/p>\n Le paradoxe du chat de Schr\u00f6dinger<\/strong><\/span><\/p>\n Le chat de Schr\u00f6dinger est une exp\u00e9rience de pens\u00e9e souvent mal comprise qui d\u00e9crit les doutes que certains des premiers d\u00e9veloppeurs de la m\u00e9canique quantique avaient sur ses r\u00e9sultats. Alors que Bohr et nombre de ses \u00e9tudiants croyaient que la m\u00e9canique quantique sugg\u00e9rait que les particules n\u2019avaient pas de propri\u00e9t\u00e9s bien d\u00e9finies jusqu\u2019\u00e0 ce qu\u2019elles soient observ\u00e9es, Schr\u00f6dinger et Einstein ne pouvaient pas croire \u00e0 une telle possibilit\u00e9 car cela conduirait \u00e0 des conclusions absurdes sur la nature de la r\u00e9alit\u00e9.<\/p>\n En 1935, Schr\u00f6dinger proposa une exp\u00e9rience dans laquelle la vie ou la mort d’un chat d\u00e9pendrait du retournement al\u00e9atoire d’une particule quantique, dont l’\u00e9tat resterait invisible jusqu’\u00e0 l’ouverture de la bo\u00eete. Schr\u00f6dinger esp\u00e9rait d\u00e9montrer l\u2019absurdit\u00e9 des id\u00e9es de Bohr avec un exemple concret qui d\u00e9pendait de la nature probabiliste d\u2019une particule quantique mais produisait un r\u00e9sultat d\u00e9nu\u00e9 de sens.<\/p>\n Selon l’interpr\u00e9tation de la m\u00e9canique quantique par Bohr, jusqu’\u00e0 ce que la bo\u00eete soit ouverte, le chat \u00e9tait dans une position duale impossible: il \u00e9tait \u00e0 la fois vivant et mort. (Aucun v\u00e9ritable chat n\u2019a jamais \u00e9t\u00e9 soumis \u00e0 une telle exp\u00e9rience.) Schr\u00f6dinger et Einstein pensaient tous deux que cela contribuait \u00e0 d\u00e9montrer que la m\u00e9canique quantique \u00e9tait une th\u00e9orie incompl\u00e8te et qu\u2019elle serait finalement remplac\u00e9e par une th\u00e9orie en accord avec l\u2019exp\u00e9rience ordinaire.<\/p>\n Aujourd\u2019hui encore, les physiciens peinent \u00e0 expliquer pourquoi les particules subatomiques peuvent apparemment exister dans une superposition d\u2019\u00e9tats diff\u00e9rents, mais que les grandes structures, comme l\u2019univers lui-m\u00eame, ne le peuvent apparemment pas. Les modifications propos\u00e9es aux \u00e9quations de Schr\u00f6dinger pourraient aider \u00e0 r\u00e9soudre cette tension, mais jusqu\u2019\u00e0 pr\u00e9sent, aucune d\u2019entre elles n\u2019a \u00e9t\u00e9 largement accept\u00e9e par la communaut\u00e9 scientifique.<\/p>\n Intrication quantique<\/strong><\/span><\/p>\n Schr\u00f6dinger et Einstein ont contribu\u00e9 \u00e0 mettre en \u00e9vidence un autre r\u00e9sultat \u00e9trange de la m\u00e9canique quantique qu\u2019aucun d\u2019eux ne pouvait pleinement comprendre. En 1935, Einstein, avec les physiciens Boris Podolsky et Nathan Rosen, a montr\u00e9 que deux particules quantiques pouvaient \u00eatre r\u00e9gl\u00e9es de mani\u00e8re \u00e0 ce que leurs \u00e9tats quantiques soient toujours corr\u00e9l\u00e9s l’un \u00e0 l’autre, selon l’Encyclop\u00e9die de philosophie de Stanford. Les particules ont toujours \u00abconnu\u00bb les propri\u00e9t\u00e9s des autres. Cela signifie que mesurer l’\u00e9tat d’une particule vous indiquera instantan\u00e9ment l’\u00e9tat de sa jumelle, quelle que soit la distance qui les s\u00e9pare, un r\u00e9sultat qu’Einstein a appel\u00e9 \u00abaction fantomatique \u00e0 distance\u00bb mais que Schr\u00f6dinger a bient\u00f4t surnomm\u00e9 \u00abintrication\u00bb.<\/p>\n Il a \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9 que l\u2019intrication est l\u2019un des aspects les plus fondamentaux de la m\u00e9canique quantique et se produit constamment dans le monde r\u00e9el. Les chercheurs m\u00e8nent fr\u00e9quemment des exp\u00e9riences utilisant l\u2019intrication quantique, et ce ph\u00e9nom\u00e8ne fait partie des fondements du domaine \u00e9mergent de l\u2019informatique quantique.<\/p>\n Informatique quantique<\/strong><\/span><\/p>\n Contrairement aux ordinateurs classiques, qui traitent les donn\u00e9es \u00e0 l\u2019aide de bits binaires pouvant \u00eatre dans l\u2019un des deux \u00e9tats (0 ou 1), les ordinateurs quantiques utilisent des particules telles que des \u00e9lectrons ou des photons. Ces bits quantiques, ou qubits, sont une superposition de 0 et de 1, ce qui signifie qu’ils peuvent exister dans plusieurs \u00e9tats \u00e0 la fois.<\/p>\n Cette superposition permet aux ordinateurs quantiques d\u2019effectuer des calculs en parall\u00e8le, en traitant tous les \u00e9tats des qubits simultan\u00e9ment. De plus, l\u2019intrication quantique permet \u00e0 plusieurs qubits d\u2019\u00e9changer des informations et d\u2019interagir simultan\u00e9ment, quelle que soit la distance entre les particules.<\/p>\n Bien que la superposition et l\u2019intrication quantiques rendent le potentiel de calcul des ordinateurs quantiques bien sup\u00e9rieur \u00e0 celui des ordinateurs classiques, le domaine a encore un long chemin \u00e0 parcourir. Actuellement, les ordinateurs quantiques sont trop petits, trop difficiles \u00e0 entretenir et trop sujets aux erreurs pour rivaliser avec les meilleurs ordinateurs classiques. Cependant, de nombreux experts s\u2019attendent \u00e0 ce que cela change un jour \u00e0 mesure que le domaine \u00e9volue.<\/p>\n M\u00e9canique quantique et relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale<\/strong><\/span><\/p>\n Actuellement, les physiciens ne disposent pas d\u2019une explication compl\u00e8te de toutes les particules et forces observ\u00e9es dans l\u2019univers, ce que l\u2019on appelle souvent une th\u00e9orie du tout. La relativit\u00e9 d\u2019Einstein d\u00e9crit les choses grandes et massives, tandis que la m\u00e9canique quantique d\u00e9crit les choses petites et immat\u00e9rielles. Ces deux th\u00e9ories ne sont pas totalement incompatibles, mais personne ne sait comment les faire concorder.<\/p>\n De nombreux chercheurs ont tent\u00e9 de cr\u00e9er une th\u00e9orie de la gravit\u00e9 quantique qui introduirait la gravit\u00e9 dans la m\u00e9canique quantique et expliquerait tout, des royaumes subatomiques aux royaumes supergalactiques. Il existe de nombreuses propositions pour y parvenir, comme l\u2019id\u00e9e d\u2019une particule quantique hypoth\u00e9tique pour la gravit\u00e9 appel\u00e9e graviton, mais jusqu\u2019\u00e0 pr\u00e9sent aucune th\u00e9orie n\u2019a pu prendre en compte toutes les observations des objets de notre univers. Une autre proposition populaire, la th\u00e9orie des cordes, qui postule que la plupart des entit\u00e9s fondamentales sont de minuscules cordes vibrant dans de nombreuses dimensions, est devenue moins largement accept\u00e9e par les physiciens car peu de preuves ont \u00e9t\u00e9 trouv\u00e9es pour la soutenir. D\u2019autres chercheurs ont \u00e9galement travaill\u00e9 sur des th\u00e9ories impliquant la gravit\u00e9 quantique \u00e0 boucles, dans lesquelles le temps et l\u2019espace existent sous forme de fragments discrets et minuscules, mais jusqu\u2019\u00e0 pr\u00e9sent, aucune id\u00e9e n\u2019a gagn\u00e9 beaucoup de terrain au sein de la communaut\u00e9 des physiciens.<\/p>\n\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" La m\u00e9canique quantique, ou physique quantique, est un ensemble de lois scientifiques qui d\u00e9crivent le comportement \u00e9trange des photons, des \u00e9lectrons et d\u2019autres particules subatomiques qui composent l\u2019univers. \u00c0 la plus petite \u00e9chelle, l\u2019univers se comporte tr\u00e8s diff\u00e9remment du monde quotidien que nous observons autour de nous. La m\u00e9canique quantique est la branche de la physique qui d\u00e9crit ce comportement \u00e9trange des particules…<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/artemiada\/wp-content\/uploads\/2025\/04\/dualizm300425.jpg\")
\nVous trouverez ci-dessous un sch\u00e9ma d\u2019une exp\u00e9rience \u00e0 double fente dans laquelle les \u00e9lectrons cr\u00e9ent un motif d\u2019onde \u00e0 l\u2019aide de deux fentes. geai gris, Shutterstock<\/em><\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/artemiada\/wp-content\/uploads\/2025\/04\/zaputannost300425.jpg\")
\nIllustration conceptuelle d’une paire de particules ou d’\u00e9v\u00e9nements quantiques intriqu\u00e9s (gauche et droite) interagissant \u00e0 distance. L\u2019intrication quantique est l\u2019une des cons\u00e9quences de la th\u00e9orie quantique. Les deux particules sembleront connect\u00e9es \u00e0 travers l\u2019espace et le temps, les changements dans une particule (comme une observation ou une mesure) affectant l\u2019autre. Cet effet instantan\u00e9 semble \u00eatre ind\u00e9pendant de l\u2019espace et du temps, ce qui signifie que dans le domaine quantique, l\u2019effet peut pr\u00e9c\u00e9der la cause. MARK GARLICK\/BIBLIOTH\u00c8QUE DE PHOTOGRAPHIE SCIENTIFIQUE<\/em><\/p>\n\n![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/artemiada\/wp-content\/uploads\/2025\/04\/kvantkomp300425.jpg\")
\nPhotographie d’un ordinateur quantique dor\u00e9. John D\/Getty<\/em><\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/artemiada\/wp-content\/uploads\/2025\/04\/kolzo300425.jpg\")
\nUne image de \u00ab l’anneau d’Einstein \u00bb prise par le t\u00e9lescope spatial Hubble. Ce ph\u00e9nom\u00e8ne cosmique se produit lorsque l\u2019\u00e9norme gravit\u00e9 d\u2019un objet au premier plan courbe la lumi\u00e8re d\u2019un objet \u00e0 l\u2019arri\u00e8re-plan, comme l\u2019avait pr\u00e9dit Albert Einstein. ESA\/Hubble\/NASA<\/em><\/p>\n