Les promesses du monde quantique

Depuis un peu plus d’un siècle, la physique quantique révèle le fonctionnement intime du monde microscopique. Ses résultats, parfois contre-intuitifs, ont conduit à des applications incontournables de notre vie quotidienne : c’est la première révolution quantique. La deuxième est en cours...

Les méthodes de chiffrement actuelles ne sont pas aussi fiables qu’on le pense. Comment alors protéger nos données et nos communications ? Grâce à la cryptographie quantique.  

La physique quantique ne se cantonne pas aux laboratoires de recherche et à l'infiniment petit. Elle est au coeur de nombreuses applications de notre vie quotidienne et explique plusieurs phénomènes courants. La preuve en images.

Entre liquide et cristal

La mécanique quantique entretient depuis ses débuts des rapports controversés avec l’idée de réalité : c’est le débat entre Einstein et Bohr. Aujourd’hui, une nouvelle façon d’envisager la réalité tente de les réconcilier. Certaines images célèbres n’y résistent pas.

Trois expériences récentes effacent les derniers doutes : nous devons bien renoncer à l’idée de réalisme local en physique quantique. Elles ouvrent aussi la porte aux nouvelles technologies de l’information quantique.

À ses débuts, la théorie quantique a semblé imposer des contraintes à la science et aux techniques. L’exemple du calcul quantique montre qu’au contraire, de nouveaux horizons s’ouvrent.

On imagine que la physique quantique ne concerne que l’infiniment petit. Pourtant, elle est au coeur de nombre d’applications de notre vie quotidienne. Comme Monsieur Jourdain faisait de la prose, nous manipulons des objets quantiques sans le savoir.

Contrairement à l’idée commune, la théorie quantique ne concerne pas seulement les électrons et les atomes. Elle s’applique aussi à plus grande échelle et jusqu’à divers processus biologiques chez les oiseaux, les plantes... et peut-être les humains.

Comment concevoir un ordinateur quantique ? L’une des pistes les plus prometteuses consiste à connecter de nombreux petits réseaux pour les faire travailler ensemble.

De nombreux physiciens théoriciens soutiennent une vision pointilliste du monde aux plus petites échelles : l’espace-temps serait discret, c’est-à-dire quantique. Toutefois, je pense qu’un examen des lois de la nature suggère un monde physique continu. Quelles sont les implications pour la physique ?

La découverte d’ondes gravitationnelles issues de l’Univers primordial éclairera les liens entre la gravité et la mécanique quantique. En outre, elle validera peut-être l’existence d’autres univers.

L’égalité entre la masse qui mesure l’inertie et la masse qui détermine la gravitation est au fondement de la relativité générale d’Einstein : c’est le principe d’équivalence. On le teste désormais sur des objets quantiques.

Pourquoi cherche-t-on une théorie quantique de la gravitation ?

À quoi ressemblerait la gravitation dans un espace à deux dimensions plutôt que trois ? L’exploration de cette idée guide les physiciens vers une unification de la gravitation et de la physique quantique.