La superposition quantique. Késako ?

La superposition quantique est l’un des principes de base de la mécanique quantique.

Dans la vie de tous les jours et donc dans la mécanique dite « classique », chaque objet a un état bien définis à un instant t.

Prenons par exemple une voiture, elle a plusieurs caractéristiques, par exemple, sa vitesse, sa position, sa masse, etc. Dans la mécanique classique toutes ces valeurs sont mesurer (avec plus ou moins de précision) mais elles ont toutes une valeurs définis à un instant. Par exemple la voiture, a l’instant t+1, à une vitesse de 80km/h, une masse de 1200Kg, etc. Et vous me direz que tout cela est évident et c’est bien normal.

Mais la mécanique quantique c’est pas pareil. En mécanique quantique il a une probabilité pour chaque état. Si on prend un atome, imaginons qu’il peut être en x ou en y et disons qu’il a 50% de chance d’être en x et 50% d’être en y. Alors, tant qu’on a pas observé l’atome, on considére qu’il est a la fois en x et en y. C’est ce qu’on appelle la superposition quantique.

Petit rappel :

La mécanique quantique est l’étude de la mécanique atomique et subatomique, soit l’infiniment petit.

En mathématique on note un état comme ceci : | >.

Pour bien comprendre la superposition des états quantique je vais vous parler du célèbre chat de Schrödinger. Le chat de Schrödinger est une expérience de pensé imaginer par Erwin Schrödinger.

Cette expérience est très simple. Un chat est enfermé dans une boîte avec un dispositif qui tue le chat s’il détecte la désintégration d’un atome d’un corps radioactif. Les probabilités nous disent qu’il y a une chance sur deux que le chat soit mort après une minute, tant que l’observation n’est pas faite, le chat est à la fois mort et vivant. C’est l’observation qui donne l’état.

Voilà en quoi consiste la superposition des états quantique, mathématiquement on pourrait représenter l’états quantique du chat par cette formule : |chat> = |mort> + |vivant>

Bien évidemment le chat ne répond pas aux lois de la mécanique quantique mais aux lois de la mécanique classique, il ne fait pas partie de l’infiniment petit. En tout cas je trouve l’expérience du chat de Schrödinger très pratique pour comprendre le concept de superposition quantique.

Si vous voulez aller plus loin n’hésiter pas à lire la page wikipédia de la superposition quantique et du chat de Schrödinger.

Je laisserais Richard Feynman (un des principaux acteurs de la mécanique quantique) clore cette article, il disait :

« Si vous croyez comprendre la mécanique quantique, c’est que vous ne la comprenez pas »

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