Comment appliquer une théorie quantique ?

[Alain2021]

Bonjour à tous,

En physique classique, il existe des théories qui contiennent une valeur théorique d'une grandeur d'un phénomène. Elles peuvent donc être appliquées à des valeurs particulières des grandeurs qu'elles contiennent.

En physique quantique, il existe des théories qui contiennent non pas une valeur théorique d'une grandeur d'un phénomène mais le spectre de valeurs théoriques d'une grandeur d'un phénomène.

Comment font les ingénieurs quantiques pour concevoir une technologie qui applique une théorie qui contient le spectre de valeurs théoriques d'une grandeur d'un phénomène ?

Je suppose qu'ils font le nécessaire pour que leur technologie respecte des circonstances particulières pour que le spectre de valeurs théoriques d'une grandeur contenu dans cette théorie soit remplacé par une valeur propre d'une grandeur d'un phénomène.

Pouvez-vous, s'il vous plaît, m'indiquer un exemple concret de circonstances particulières de ce type ?

Merci.

Bien à vous.

Alain
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[Patzewiz]

Même si une grandeur ne peut prendre que les valeurs discontinues constituant son spectre, rien n'empêche de sélectionner l'une de ces valeurs en réalisant une mesure adaptée. Un exemple simple me parait être la polarisation d'un faisceau lumineux: un polariseur permet d'obtenir un flux de photons de polarisation définie. Un autre exemple concerne la sélection en énergie, il existe différentes techniques permettant d'obtenir un faisceau monochromatique, l'utilisation d'un réseau par exemple.
La conception d'un dispositif quantique doit évidemment prendre en compte des contraintes spécifiques: caractère probabiliste de la mesure, incertitudes de Heisenberg, grandeurs incompatibles, etc.

[GBo]

Bonjour à tous,
Pouvez-vous, s'il vous plaît, m'indiquer un exemple concret de circonstances particulières de ce type ?
Alain

Bonjour, si on parle de cette théorie quantique là par exemple, démontrée par Wootters et Zurek:
"A single quantum cannot be cloned"
source: http://copilot.caltech.edu/documents...loned_1982.pdf
-> elle a(ura) une application concrète (déjà expérimentée) en cryptographie: elle permet(tra) d'être 100% sûr qu'une transmission de clé secrète par paires de photons intriqués entre Alice et Bob (qui veulent ensuite se servir de cette clé symétrique pour échanger des messages en chiffré) n'a pas été compromise par Eve (l'espionne russe qui est au milieu).
Ca demande quelques pages d'explications mais c'est un exemple connu et bien documenté de théorie quantique utilisée pour obtenir de la certitude et non de l'incertitude. Etonnant non ?

[Deedee81]

Salut,

Une réponse a déjà été en partie donnée, je commente seulement ça de manière très générale.

En physique quantique, il existe des théories qui contiennent non pas une valeur théorique d'une grandeur d'un phénomène mais le spectre de valeurs théoriques d'une grandeur d'un phénomène.

Il y a deux cas typiques :

- On a besoin de connaitre la valeur prise par un atome, un électron. Mais en physique quantique ce n'est pas possible. Mais ce n'est pas grave, on fait avec. On va juste calculer la probabilité d'avoir telle ou telle valeur et c'est ça qu'on va utiliser.
- On a un grand nombre d'atomes, de particules. C'est même le cas le plus fréquent (je vais donner un exemple ci-dessous). Dans ce cas on a besoin de la valeur moyenne de telle ou telle grandeur et là que les valeurs varient d'un atome à l'autre pour des raisons d'incertitudes/variétés des atomes ou pour des raisons plus quantiques, peu importe, on fait les calculs de moyenne et c'est tout. C'est typiquement le domaine de la physique statistique : https://fr.wikipedia.org/wiki/Physique_statistique

Un exemple : quand on étudie les semi-conducteurs (à la base des diodes, des transistors, de presque toute l'électronique) on doit étudier comment ceux-ci se comportent du point de vue du courant des charges,... etc... C'est le domaine de la théorie des bandes : https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_des_bandes
Cela nécessite (pour la justification théorique) à résoudre les équations quantiques (Schrödinger) pour un réseau cristallin d'atomes. Calcul difficile d'ailleurs.
Mais ensuite on a un matériau avec des milliards d'atomes, d'électrons,.... donc seules les moyennes interviennent et la quantification et l'aléatoire quantique s'estompe totalement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Alain2021]

Bonjour à tous

Vos explications sont très claires.

Je vous adresse mes meilleurs remerciements.

Bonne journée.

Alain