Yves Caudano: Mesures fortes, faibles et sans interaction : illustration de quelques propriétés surprenantes des interactions entre systèmes quantiques
Les interactions entre des systèmes quantiques distincts engendrent un système quantique global beaucoup plus riche que celui attendu sur base de notre entendement classique. En particulier, les états permis du sytème global sont bien plus nombreux que ceux obtenus par simple juxtaposition des états possibles des systèmes initiaux. La mécanique quantique permet en effet de stocker de l’information à l’échelle globale du système sans que celle-ci ne puisse être extraite de l’information stockée localement dans les constituants du sytème. Ce phénomène est associé à la notion d’intrication, qui est désormais considérée comme le coeur même de la distinction entre le monde de la physique classique (qui régit notre environnement direct et notre intuition informelle des phénomènes naturels) et le monde de la physique quantique (à propos duquel, sur le plan scientifique et technologique, la seconde révolution quantique actuellement en cours ne craint plus d’étudier des phénomènes très fondamentaux comme la téléportation quantique ou de développer des applications basées sur l’intrication comme la cryptographie et les ordinateurs quantiques).
La modélisation de la mesure d’une propriété d’un système quantique par un appareil de mesure a été proposée par von Neumann. Celle-ci fait intervenir de l’intrication, ce qui, notamment, donne lieu au fameux paradoxe du « chat de Schrödinger », à la fois mort et vivant. Dans cet exposé, j’introduirai les notions de superposition et d’intrication quantiques pour une audience non spécialiste et je passerai en revue quelques phénomènes étonnants ou paradoxaux associés à la notion de mesure en mécanique quantique, en espérant susciter la curiosité et les questionnements, tout en évitant d’aborder le formalisme quantique lui-même. Je donnerai des exemples pour des interactions fortes, à savoir une mesure quantique standard, mais aussi pour des interactions faibles, dont l’étude s’est fortement développée ces dernières années. Nous verrons qu’il est même possible d’effectuer des mesures d’un sytème sans interaction avec celui-ci.
