Selon Richard Feynman, personne ne comprend vraiment la physique quantique. Cette phrase a été prononcée par l'un des principaux chercheurs dans ce domaine aux nombreuses énigmes. Bien que ce dernier soit considéré comme le meilleur vulgarisateur de la discipline. Quelle définition retenir de la physique quantique ? Une réponse dans notre article.

Qu'est-ce que la physique quantique ?

La physique quantique est une science qui étudie la manière dont la matière se comporte dans l'infiniment petit. C'est aussi selon l'histoire un ensemble de théories physiques nées entre 1900 et 1930. Des théories qui cherchent à expliquer le comportement des atomes et des particules. Comme par exemple les électrons qui tournent autour du noyau d'un atome par exemple. La physique quantique est tout juste une révolution scientifique au même titre que les théories de la relativité. Ceci pour la simple raison qu'elle a profondément changé la façon de voir le monde, notamment en raison de ses principes contre-intuitifs, que l'on va grandement simplifier ici.

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La physique quantique avec la déconstruction du quatre quart

Un quatre quart par est composé de quatre ingrédients : la farine, le sucre, les œufs et le beurre. Chaque ingrédient est à son tour constitué de plusieurs éléments. On les appelle molécules. Les molécules à leurs tours sont faites d'atomes. La physique classique se limite uniquement aux molécules. C'est sur elle que s'appuie le matériel des ordinateurs de nos jours. Comme exemple, l'eau est constituée de molécules d'hydrogène et d'oxygène. C'est donc une déduction relative des résultats de la physique classique.

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Les particules de la physique quantique

On commence à parler de physique quantique seulement à partir des particules au niveau subatomique. Certaines particules comme les atomes ou les ions sont des assemblages d'autres particules. Celles qui sont constituées de particule unique sont appelées particules élémentaires. C'est le cas de l'électron ou du photon retrouvé dans les ordinateurs.

En reprenant la déconstruction du quatre quarts, on atteint le niveau de la molécule d'eau à l'intérieur du beurre. Ce sont des molécules composées d'atomes d'oxygène (O) et d'hydrogène (H). L'atome d'hydrogène est constitué d'un noyau et d'un seul électron. En effet, l'électron étant une particule élémentaire, il ne se décompose en rien d'autre. Les autres atomes quant à eux sont constitués de protons et de neutrons.

La physique quantique en pleine évolution

De nouvelles théories ne cessent d'apparaître. La physique quantique évolue à grand pas. . Des supercordes, la gravitation à boucle, l'univers multiple dans la théorie d'Everett et bien d'autres encore. L'un des grands défis actuels de la physique quantique est de tenter de trouver une explication quantique à la seule force qui lui résiste encore. La force de la gravitation.

En dépit de ces évolutions et de ces nombreuses explorations théoriques qui se croisent aujourd'hui, on aura bien de choses à retenir.  Avec la cosmologie via les trous noirs et le Big Bang, les deux situations d'infiniment petits dans l'infiniment grand de l'univers, on retiendra que l'informatique quantique est surtout concernée par trois principes. Des principes plutôt bien établis de la physique quantique. Ce sont la superposition, l'intrication et la décohérence.

Les applications de la physique quantique dans la vie quotidienne

Si la physique quantique peut sembler abstraite, elle a pourtant des applications concrètes dans notre vie quotidienne. Effectivement, de nombreuses technologies modernes sont basées sur les principaux concepts de cette branche de la science.

L'un des exemples les plus connus est celui du laser. Les lasers utilisent le principe d'émission stimulée qui découle de la mécanique quantique pour produire une lumière monochromatique et cohérente. Leur utilisation s'étend à des domaines aussi variés que l'industrie, la médecine ou encore les télécommunications.

Les écrans LCD que nous trouvons dans nos ordinateurs ou nos smartphones sont un autre exemple d'application pratique de la physique quantique. Ils fonctionnent grâce aux cristaux liquides qui réagissent à un champ électrique en changeant leur orientation moléculaire pour permettre ainsi le passage ou non de la lumière.

La cryptographie quantique, elle-même dérivée du principe d'intrication quantique, constitue aussi une application importante et prometteuse de la physique quantique. Elle permet notamment une sécurisation avancée des communications en garantissant qu'une tentative d'interception sera détectable.

Vous pouvez utiliser des ordinateurs quantiques dans divers domaines tels que l'optimisation combinatoire ou encore le machine learning.

C'est donc avec raison que certains scientifiques qualifient aujourd'hui la physique quantique comme étant un vecteur clé du progrès technologique au 21ème siècle !

Les enjeux éthiques et philosophiques de la physique quantique

Au-delà des applications concrètes, la physique quantique soulève aussi des questions éthiques et philosophiques importantes. L'une des principales est celle de notre conception même du monde.

Traditionnellement, les scientifiques ont cherché à comprendre le fonctionnement de l'univers en se basant sur une vision déterministe et matérialiste, où chaque événement a une cause précise et où tout peut être décrit par des lois physiques. Avec la physique quantique, cette conception est remise en question : les particules subatomiques qui composent notre univers semblent se comporter de manière aléatoire et indéterminée.

Ce constat remet donc en question notre vision traditionnelle du monde comme étant rationnelle et prévisible. Certains scientifiques voient dans la physique quantique un tremplin pour développer une nouvelle forme d'ontologie, c'est-à-dire une théorie qui cherche à comprendre l'être lui-même plutôt que seulement son apparence ou sa nature matérielle.

La physique quantique pose aussi des questions fondamentales sur le libre arbitre humain. Si les particules subatomiques ne suivent pas nécessairement les mêmes lois causales que celles qui régissent le macrocosme, alors cela impliquerait que nos choix sont eux aussi potentiellement indéterminés ! Cette idée ouvre donc de nouvelles perspectives pour repenser notre compréhension de nous-mêmes ainsi que de nos actions individuelles.

Certains considèrent que la physique quantique, avec ses notions d'intrication quantique et de non-localité, ouvre aussi des possibilités pour une vision plus holistique du monde. Cela pourrait conduire à repenser notre relation avec l'environnement et les autres êtres vivants.

La physique quantique est bien plus qu'une simple branche de la science : elle pose des questions fondamentales sur notre place dans l'univers ainsi que sur notre conception même du monde.