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07/02/2014 09:25
Théorie en 30 secondes
52 g Notions essentielles
Les particules
quantiques ont des états
superposés, mais la
décohérence assure que
les objets du quotidien
demeurent résolument
classiques.
BIOGRAPHIES EN 3 SECONDES
HEINZ-DIETER ZEH
1932–
Physicien allemand qui
a déterminé l’origine de
la décohérence en 1970.
WOJCIECH ZUREK
1951–
Physicien américano-polonais
qui a expliqué comment la
décohérence « choisit » certaines
propriétés classiques dans la
palette d’états quantiques
possibles.
TEXTE EN 30 SECONDES
Philip Ball
THÉORIES LIÉES
Voir aussi
LE CHAT DE SCHRÖDINGER
page 46
LA RÉDUCTION DE LA
FONCTION D’ONDE
page 50
RÉFLEXION EN 3 MINUTES
Quelle taille peut atteindre
un système quantique
avant que la décohérence
devienne irrépressible et
que le système se comporte
de manière classique ?
Certaines grosses
molécules telles que le C60,
qui contient 60 atomes,
peuvent manifester des
effets d’interférence
quantique de type
ondulatoires, mais ceux-ci
peuvent être estompés si
l’on fait circuler les molé -
cules dans un gaz afin que
les collisions provoquent la
décohérence. Bientôt il sera
possible de détecter les
superpositions quantiques
d’états vibratoires dans de
minuscules faisceaux
oscillatoires visibles au
microscope électronique.
CONDENSÉ EN 3 SECONDES
La décohérence est la
perte du comportement
quantique causée par les
interactions de ses
particules constituantes
avec leur environnement.
L’univers microscopique est régi
par des règles quantiques, mais dans le quotidien, dans le monde des boules de billard et
des théières, c’est la physique classique qui
s’applique. Comment la physique quantique
devient-elle classique ? Où se cache alors la
bizarrerie quantique ? L’opinion générale est que
les effets quantiques, comme le comportement
ondulatoire des particules, sont « dilués » par
les interactions entre les particules quantiques
et leur environnement ; on appelle ce phénomène
la décohérence. Ces interactions signifient
qu’une particule et son environnement
s’« enchevêtrent » : les propriétés de la particule
ne sont plus intrinsèques, mais dépendent de
l’environnement. Pour observer un comportement quantique dans un système, il faut
supprimer la décohérence en isolant le plus
possible le système de son environnement.
C’est la raison pour laquelle les effets quantiques
comme la superposition s’observent, en général,
uniquement en laboratoire : ils sont fragiles et
facilement détruits par la décohérence. Cette
dernière est un processus à sens unique : une
fois qu’elle a effacé le caractère quantique, on
ne peut pas le récupérer. Le taux de décohérence
augmente exponentiellement tandis que les
particules dans le système se multiplient. Ainsi,
la transition quantique/classique est presque
instantanée dans le cas de gros objets. La
décohérence fait donc du passage de quantique
à classique un processus bien défini qui dépend
de conditions environnementales précises.
LA DÉCOHÉRENCE
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Les particules
quantiques ont des états
superposés, mais la
décohérence assure que
les objets du quotidien
demeurent résolument
classiques.
BIOGRAPHIES EN 3 SECONDES
HEINZ-DIETER ZEH
1932–
Physicien allemand qui
a déterminé l’origine de
la décohérence en 1970.
WOJCIECH ZUREK
1951–
Physicien américano-polonais
qui a expliqué comment la
décohérence « choisit » certaines
propriétés classiques dans la
palette d’états quantiques
possibles.
TEXTE EN 30 SECONDES
Philip Ball
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LA RÉDUCTION DE LA
FONCTION D’ONDE
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RÉFLEXION EN 3 MINUTES
Quelle taille peut atteindre
un système quantique
avant que la décohérence
devienne irrépressible et
que le système se comporte
de manière classique ?
Certaines grosses
molécules telles que le C60,
qui contient 60 atomes,
peuvent manifester des
effets d’interférence
quantique de type
ondulatoires, mais ceux-ci
peuvent être estompés si
l’on fait circuler les molé -
cules dans un gaz afin que
les collisions provoquent la
décohérence. Bientôt il sera
possible de détecter les
superpositions quantiques
d’états vibratoires dans de
minuscules faisceaux
oscillatoires visibles au
microscope électronique.
CONDENSÉ EN 3 SECONDES
La décohérence est la
perte du comportement
quantique causée par les
interactions de ses
particules constituantes
avec leur environnement.
L’univers microscopique est régi
par des règles quantiques, mais dans le quotidien, dans le monde des boules de billard et
des théières, c’est la physique classique qui
s’applique. Comment la physique quantique
devient-elle classique ? Où se cache alors la
bizarrerie quantique ? L’opinion générale est que
les effets quantiques, comme le comportement
ondulatoire des particules, sont « dilués » par
les interactions entre les particules quantiques
et leur environnement ; on appelle ce phénomène
la décohérence. Ces interactions signifient
qu’une particule et son environnement
s’« enchevêtrent » : les propriétés de la particule
ne sont plus intrinsèques, mais dépendent de
l’environnement. Pour observer un comportement quantique dans un système, il faut
supprimer la décohérence en isolant le plus
possible le système de son environnement.
C’est la raison pour laquelle les effets quantiques
comme la superposition s’observent, en général,
uniquement en laboratoire : ils sont fragiles et
facilement détruits par la décohérence. Cette
dernière est un processus à sens unique : une
fois qu’elle a effacé le caractère quantique, on
ne peut pas le récupérer. Le taux de décohérence
augmente exponentiellement tandis que les
particules dans le système se multiplient. Ainsi,
la transition quantique/classique est presque
instantanée dans le cas de gros objets. La
décohérence fait donc du passage de quantique
à classique un processus bien défini qui dépend
de conditions environnementales précises.
LA DÉCOHÉRENCE
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