Mécanique quantique - Définition et Explications

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Téléportation quantique

On ne peut déterminer l'état d'un système quantique qu'en l'observant, ce qui a pour effet de détruire l'état en question. Celui-ci peut en revanche, une fois connu, être en principe recréé ailleurs. En d'autres termes, la duplication n'est pas possible dans le monde (Le mot monde peut désigner :) quantique, seule l'est une reconstruction en un autre endroit, voisine du concept de téléportation (On nomme téléportation (terme de 1934) le transfert d'un corps dans l'espace sans...) dans la science-fiction (La science-fiction, prononcée /sjɑ̃s.fik.sjɔ̃/ (abrégé en...).

Élaborée théoriquement en 1993 par C.H. Bennett, G. Brassard, C. Crépeau, R. Jozsa, A. Peres, et W. Wootters dans l'article Teleporting an unknown quantum state by dual classical and EPR channels, de la Physical Review Letter, cette reconstruction a été réalisée expérimentalement en 1997, sur des photons, par l'équipe d'Anton Zeilinger à Innsbruck, et plus récemment sur des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.).

L'intrication

L'intrication est un état quantique (En mécanique quantique, l'état d'un système décrit tous les aspects du système physique. Il...) (voir aussi fonction d'onde) décrivant deux systèmes classiques (ou plus) non factorisables en un produit d'états correspondant à chaque système classique.

Deux systèmes ou deux particules peuvent être intriqués dès qu'il existe une interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein...) entre eux. En conséquence, les états intriqués sont la règle plutôt que l'exception. Une mesure effectuée sur l'une des particules changera son état quantique selon le postulat quantique de la mesure. Du fait de l'intrication, cette mesure aura un effet instantané sur l'état de l'autre particule, même si la ligne d'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) qui relie les deux évènements "mesure 1" et "mesure 2" de l'espace-temps (La notion d'espace-temps a été introduite au début des années 1900 et reprise...) est une courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du...) de genre espace ! Par suite, le fait que la mécanique quantique (La mécanique quantique est la branche de la physique qui a pour but d'étudier et de...) tolère l'existence d'états intriqués, états ayant effectivement été observés en laboratoire et dont le comportement est en accord avec celui prévu par la mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...) quantique (voir l'expérience d'Aspect), implique que la mécanique quantique est une théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) non-locale. Néanmoins, il est incorrect d'assimiler ce changement d'état à une transmission d'information plus rapide que la vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière dans le vide, notée c (pour...) (et donc une violation de la théorie de la relativité). La raison est que le résultat de la mesure relatif à la première particule est toujours aléatoire, dans le cas des états intriqués comme dans le cas des états non-intriqués. Il est donc impossible de « transmettre » quelque information que ce soit, puisque la modification de l'état de l'autre particule, pour immédiate qu'elle soit, conduit à un résultat de la mesure relatif à la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) particule qui est toujours aussi aléatoire que celui relatif à la première particule. Les corrélations entre les mesures des deux particules, bien que très réelles et mises en évidence dans de nombreux laboratoires de par le monde, resteront indétectables tant que les résultats des mesures ne seront pas comparés, ce qui implique nécessairement un échange d'information classique, respectueux de la Relativité (voir aussi le Paradoxe (Un paradoxe est une proposition qui contient ou semble contenir une contradiction logique, ou un...) EPR).

La téléportation quantique (La téléportation quantique est un protocole de communications quantiques consistant...) fait usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) de l'intrication pour assurer le transfert de l'état quantique d'un système physique vers un autre système physique. Ce processus est le seul moyen connu de transférer parfaitement l'information quantique. Il ne peut dépasser la vitesse (On distingue :) de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) et est également « désincarné », en ce sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...) qu'il n'y a pas de transfert de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) (contrairement à la téléportation fictive de Star Trek).

Cet état ne doit pas être confondu avec l'état de superposition. Un même objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) quantique peut avoir deux (ou plus) états superposés. Par exemple un même photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction...) peut être dans l'état "polarité longitudinale" et "polarité transversale" simultanément. Le chat de Schrödinger (L'expérience du chat de Schrödinger fut imaginée en 1935 par le physicien Erwin...) est simultanément dans l'état "mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si...)" et "vivant". Un photon (En physique des particules, le photon (souvent symbolisé par la lettre γ — gamma)...) qui passe une lame semi-réfléchissante est dans l'état superposé "photon transmis" et "photon réfléchi". C'est uniquement lors de l'acte de mesure que l'objet quantique possédera un état déterminé.

Dans le formalisme de la physique quantique (La physique quantique est l'appellation générale d'un ensemble de théories physiques...), un état d'intrication de plusieurs objets quantique est représenté par un produit tensoriel (Tenseur) des vecteurs d'état de chaque objet quantique. Un état de superposition ne concerne quun seul objet quantique (qui peut être une intrication), et est représentée par une combinaison (Une combinaison peut être :) linéaire des différentes possibilités d'états de celui-ci.

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