Les Entretiens des Civilisations Numériques

L'univers quantique possède certaines caractéristiques profondément différentes de celles auxquelles nous sommes habitués à l'échelle macroscopique :

• La dualité onde-particule : la lumière, que nous considérons comme une onde, se compose aussi de particules, les photons. On ne peut pas émettre moins de lumière qu'un photon. Un électron, que nous imaginons comme une sorte de petite bille, se comporte également comme une onde – il peut en particulier produire des interférences.
• Le «principe d'incertitude» : du fait de cette dualité, il est impossible de mesurer avec précision à la fois la position et la vitesse d'une particule. Cette incertitude ne dépend pas de la qualité des instruments de mesure, elle est une propriété fondamentale : il existe des limites au-delà desquelles on ne peut plus se contenter d'une description classique dans l'espace et le temps.
• La superposition : l'observation d'une particule peut produire différents résultats, comme si celle-ci existait dans plusieurs états à la fois. On aura X% de chances de l'observer dans l'état a, Y% de chances de la mesurer dans l'état b, etc. En quelque sorte, «la nature joue aux dés».
• Les objets quantiques n'ont pas de propriétés indépendantes du dispositif utilisé pour les observer. Le résultat d'une mesure ne préexiste pas à l'observation.
• L'intrication et la «téléportation» : deux particules ayant interagi peuvent se trouver dans un état «intriqué» – elles ne forment en quelque sorte qu'un seul système. La modification des propriétés de l’une d’entre elles influence instantanément celles de l’autre, quelle que soit la distance qui les sépare. Cette propriété est utilisée dans des expériences de «téléportation [1]» de photons ou d'ensembles de photons (tels qu'un rayon laser, par exemple). Il est en théorie possible de réaliser la même chose sur des atomes, à condition de «détruire» l'état des atomes initiaux pour reproduire cet état ailleurs. Mais nous sommes loin de pouvoir même imaginer d'accomplir la même chose sur des objets macroscopiques...

Comment se fait-il que des caractéristiques aussi frappantes ne soient pas observables dans l'univers macroscopique, celui que nous pouvons percevoir ? Parce que les interactions entre un très grand nombre de particules «détruisent» les effets quantiques en un temps très court («décohérence»), sauf dans des conditions très particulières.