20 termes pour comprendre le quantique

Le quantique est au cœur de nombreuses technologies du quotidien. Mais que cela signifie-t-il exactement ? Le 11e cahier de veille de la Fondation Mines-Télécom explore la genèse du quantique et révèle au lecteur ses applications concrètes en lui permettant d’en comprendre les enjeux. Pour clarifier les notions abordées, un lexique – dont ce glossaire est extrait – enrichit le cahier.

Décohérence – Chaque éventualité d’un état quantique superposé interagit avec son environnement, selon une complexité telle que les différentes possibilités deviennent incohérentes et inobservables.

Détecteurs cohérents – Équipements permettant de détecter les photons non pas à partir de leur interaction avec d’autres particules, mais à partir de l’amplitude et à la phase de leur signal électromagnétique.

Dualité onde-particule (ou dualité onde-corpuscule) – Principe selon lequel un objet physique présente parfois des propriétés ondulatoires et parfois des propriétés corpusculaires.

Effet Hall quantique – L’effet Hall classique décrit le phénomène d’une tension créée par un courant électrique traversant un matériau plongé dans un champ magnétique. Selon les conditions, cette tension croît par paliers, c’est l’effet Hall quantique.

État quantique – Notion qui se distingue de celle d’état d’un système physique classique, pour lequel les grandeurs physiques mesurées, comme la position et la vitesse, sont suffisamment déterminantes. L’État quantique fournit une loi de probabilité pour chacune des observables du système quantique auquel il se réfère.

Fonction d’onde de Schrödinger – Concept fondamental de la mécanique quantique, c’est une fonction mathématique qui représente l’état quantique d’un système quantique.

Intrication – Phénomène selon lequel deux systèmes quantiques présentent des états quantiques dépendant l’un de l’autre indépendamment de la distance qui les sépare.

Localité (principe de) – Notion exprimant que deux objets distants ne peuvent avoir une influence directe l’un sur l’autre.

NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) – Classe actuelle des ordinateurs quantiques.

Notation bra-ket (du terme anglais bracket, crochet de parenthèse) – Formalisme facilitant l’écriture des équations de la mécanique quantique.

Observable (substantif) – Notion qui est au monde quantique ce qu’une grandeur physique (position, quantité de mouvement…) est au monde classique.

Principe d’incertitude/Théorème d’indétermination – Inégalité mathématique exprimant qu’il existe une limite fondamentale à la précision possible pour connaître simultanément deux propriétés physiques d’une même particule.

Processus de réduction du paquet d’ondes – Concept fondamental de la mécanique quantique exprimant le fait qu’après une mesure un système quantique voit son état réduit à ce qui a été mesuré.

Quanta – Plus petite mesure indivisible (d’énergie, de quantité de mouvement…)

Quantité de mouvement – Produit de la masse par le vecteur vitesse d’un objet supposé ponctuel.

Qubit – Désigne un système quantique dans lequel une observable considérée (par exemple le spin) est la superposition de deux états quantiques indépendants.

Rayonnement du corps noir – Rayonnement thermique d’un objet idéal absorbant toute l’énergie électromagnétique qu’il reçoit.

Spin – Une des propriétés des particules, comme l’est la charge électrique.

Superposition (principe de) – Principe selon lequel un même état quantique peut posséder plusieurs valeurs pour une de ses observables données.

Système quantique – Désigne un objet étudié dans un contexte où ses propriétés quantiques sont intéressantes, par exemple un photon, un ensemble de particules…

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L’avantage quantique. Enjeux industriels et de formation