Puissance et étrangeté de la physique quantique

Présentée par Serge Haroche, prix nobel de physique en 2012 Collège de France et Ecole Normale Supérieure, Paris

Née il y a près d’un siècle, la physique quantique nous a fourni les concepts essentiels à la compréhension du monde microscopique des particules élémentaires, des atomes et des photons. Ses applications  (électronique, ordinateurs, lasers, imagerie par résonance magnétique, horloges atomiques… )  ont révolutionné notre vie quotidienne. Et pourtant, en dépit de tous ses succès, cette physique  apparaît comme étrange à notre intuition, formée par l’observation du monde macroscopique. Cette étrangeté est illustrée par la fameuse métaphore du chat que le physicien autrichien Schrödinger avait imaginé suspendu par les lois quantiques entre la vie et la mort. Les principes quantiques fondamentaux – celui de la superposition des états qui implique qu’une particule peut se comporter comme une onde et celui de l’intrication qui entraîne une non-localité étrange des lois de la nature –  ne s’observent toutefois directement qu’à l’échelle des atomes et des particules. Au niveau macroscopique qui nous est familier, ces manifestations  bizarres sont voilées par le phénomène de la décohérence, qui donne au monde une apparence classique familière. Depuis quelques années, les progrès technologiques permettent cependant de manipuler directement des systèmes quantiques isolés (atomes, molécules, photons, microcircuits supraconducteurs…). Ces expériences ont ouvert la voie à l’observation directe des aspects contre intuitifs du comportement quantique.  Au delà de leur intérêt fondamental,  elles nous font entrevoir des technologies nouvelles dans lesquelles l’étrangeté quantique serait directement domestiquée. On parle de cryptographie,  de métrologie, de simulateurs et d’ordinateurs quantiques.  Que ces applications  voient ou non le jour, l’exploration en profondeur des lois étranges du monde quantique nous promet encore des surprises et de nombreux motifs d’émerveillement.