Une vue d'artiste de la théorie du multivers en cosmologie quantique. © Shutterstock, Bildagentur Zoonar GmbH

Sciences

Mécanique quantique

Multivers : que dit la physique sur les pouvoirs de Doctor Strange ?

Que ce soit pour Iron Man ou Thor, les scénaristes de Marvel ont visiblement cherché à rendre un peu crédibles les pouvoirs de ces super-héros avec de nombreuses allusions à la physique et à la technologie connues. Mais que pensez alors des pouvoirs magiques de Doctor Strange ?

© Sampson Wilcox/RLE

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Mécanique quantique

De nouveaux qubits prometteurs pour les ordinateurs quantiques

La course aux ordinateurs et simulateurs quantiques bat son plein même si l'issue est encore incertaine. Plusieurs approches sont possibles et une équipe de chercheurs du MIT vient de faire savoir qu'elle avait trouvé une nouvelle façon de stocker des bits d'informations quantiques, des qubits. La percée est prometteuse car ces qubits sont particulièrement résistants aux perturbations rendant délicate la poursuite des calculs quantiques et qui limitent donc encore les applications possibles des machines en cours de réalisation.

Quelques équations de la théorie quantique. © Fotolia, CT  

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Mécanique quantique

Effet EPR : le monde quantique ne peut être construit qu'avec des nombres complexes

Contrairement à la théorie de la relativité que l'on finit par trouver intuitive avec le temps, la théorie quantique garde toujours une part de magie et de mystère. C'est en partie en raison des outils mathématiques qu'elle utilise, combinant une algèbre non commutative et des nombres complexes. Des expériences viennent de montrer que contrairement à ce qui se passe en physique classique, les nombres complexes n'y sont pas seulement des moyens élégants d'exprimer par le plus court chemin des relations entre grandeurs physiques décrites par des nombres réels, dont on pourrait se passer en travaillant uniquement avec ces nombres comme Schrödinger le pensait, mais sont bel et bien fondamentaux pour exprimer les équations standards de la mécanique quantique.

Le physicien allemand Werner Heinsenberg (1901-1976) a révolutionné la physique en découvrant en 1925 la mécanique quantique matricielle. On le voit ici expliquer la théorie quantique en 1936. Heisenberg avait rejeté la notion de trajectoire pour les électrons circulant au sein d'un atome, jetant ainsi les bases d'une nouvelle conception de la géométrie de l'espace et du temps, et pas seulement d'une nouvelle physique de la matière et du rayonnement. © AIP Emilio Segre Visual Archives  

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Mécanique quantique

Helgoland : dans les pas d'Heisenberg, en quête du sens de la mécanique quantique

Les équations de la physique quantique sont déraisonnablement efficaces pour décrire les propriétés de la matière et du rayonnement. Mais le débat dure toujours quant à savoir à quelle image du monde et de la réalité elles correspondent. Ce n'est pas qu'un problème de physique théorique mais aussi de philosophie, comme les découvreurs de la mécanique quantique le savaient bien. Les éditions Flammarion publient aujourd'hui un livre pour le grand public où l'un des grands chercheurs de notre temps nous explique pourquoi c'est en marchant dans les pas de Heisenberg, et non de Schrödinger, que l'on peut plus facilement donner sens au vertigineux monde quantique. Il nous invite à le suivre dans son exploration.

Des fermions refroidis à moins d’un milliardième de degré au-dessus du zéro absolu. Le record est battu. Mais pas seulement pour la gloire. Si les chercheurs sont descendus à des températures aussi extrêmes, c’est pour avoir un aperçu de l’influence de la mécanique quantique sur les propriétés des matériaux.

Sciences

Physique

Des fermions refroidis à une température 3 milliards de fois plus basse que dans l’espace pour une expérience quantique

actualité

06/09/2022

Il y a presque un siècle, la mécanique quantique donnait les clés pour comprendre la liaison chimique entre atomes, aussi bien formant des molécules que des cristaux. Les moyens de calcul modernes, avec des ordinateurs, permettent aujourd'hui de reproduire voire de prédire les propriétés et l'existence des configurations atomiques. Une récente application concerne l'élucidation de la stabilité de certains hydrocarbures, avec la transposition de la notion de nombres magiques issue de la physique nucléaire.

Sciences

Chimie

Le mystère de la stabilité quantique « magique » des hydrocarbures est résolu !

actualité

22/08/2022

La révolution de l'information quantique est en cours et nul ne sait encore vraiment jusqu'où elle ira. Une équipe internationale de chercheurs, dont des membres du CEA, vient d'annoncer avoir réussi une grande première avec la mise en pratique d'un protocole de distribution quantique de clé en cryptographie quantique particulièrement sûr, utilisable pour un Internet quantique du futur.

Sciences

Mécanique quantique

Cryptographie quantique : le CEA réalise une première mondiale pour la sécurisation des communications

actualité

03/08/2022

Des chercheurs sont parvenus à localiser un tunnel sous un mètre de terre. Grâce à un gradiomètre de gravité quantique. Une technologie qui se montre, pour la première fois, capable de sortir du laboratoire et de se frotter aux réalités du terrain.

Sciences

Mécanique quantique

Cette technologie peut dévoiler tout ce qui se cache sous terre

actualité

06/03/2022

Lorsque le génial Richard Feynman a amorcé la révolution des ordinateurs quantiques, il comptait s'en servir pour mener à bien des simulations de systèmes quantiques défiant les calculs analytiques et les simulations numériques sur des ordinateurs classiques. On commence à voir ce rêve se réaliser depuis quelques années et aujourd'hui un ordinateur quantique, construit par IBM, semble sur le point de percer certains secrets des protons et neutrons composant notre corps et les étoiles.

Sciences

Chromodynamique quantique

L'ordinateur quantique sur le point de percer les secrets des protons et neutrons pour la première fois

actualité

28/11/2021

Deuxième invité exceptionnel de notre série « rédacteur en chef » de Futura pour une journée : Étienne Klein. Ne manquez surtout pas, mercredi 6 octobre, son édito et les articles inédits qu’il nous a demandé d'écrire.

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Magazine Science

Journée spéciale demain avec Étienne Klein, rédacteur en chef invité

actualité

05/10/2021

« Steven Weinberg fait partie des très rares personnes qui, dans l'histoire de la civilisation, ont radicalement changé notre façon de voir l'Univers. » Cette phrase a été écrite par le physicien théoricien Gian Francesco Giudice dans un communiqué du Cern qui a annoncé la disparition de l'un des plus grands scientifiques de tous les temps, ayant révolutionné la physique des particules, la théorie quantique des champs et la cosmologie pour reprendre là aussi les mots du mythique laboratoire européen de la physique des hautes énergies.

Sciences

Physique

Le prix Nobel Steven Weinberg, unificateur de la lumière et de la radioactivité, s'est éteint

actualité

01/08/2021

Qu'est-ce que la mécanique quantique ? À quoi sert-elle ? Quel est son champ d'étude ? La réponse en vidéo !

Sciences

Sciences

La mécanique quantique expliquée en vidéo

actualité

04/04/2021

Le monde quantique est surprenant. À cette échelle, les particules n’ont droit qu’à certains niveaux d’énergie tandis que d’autres leur sont interdits, mais pour quelle raison ? Tout est quantique nous en dit un peu plus sur la quantification durant cette courte vidéo.

Sciences

Mécanique quantique

Tout est quantique : comment fonctionne la quantification de l'énergie ?

actualité

15/11/2020

Le graphène a su mille et une fois éblouir les chercheurs par ses qualités multiples et étonnantes. Dernièrement, il est venu à la rescousse des chercheurs en informatique quantique, en leur offrant un instrument de mesure plus rapide et efficace.

Sciences

Mécanique quantique

Informatique quantique : une nouvelle révolution grâce au graphène

actualité

02/10/2020

Le vide en physique est un concept difficile à définir. On pourrait penser qu'il désigne l’absence de tout, mais il semblerait que ça ne soit pas vraiment le cas en mécanique quantique… Futura-Sciences a interviewé Claude Aslangul afin qu'il nous en dise un peu plus sur le sujet.

Sciences

Physique

Interview : qu’est-ce que le vide quantique ?

actualité

10/09/2020

Un trou noir est un objet céleste difficile à observer directement. L’intensité de son champ gravitationnel est si intense qu’il empêche en théorie toute forme de matière ou de rayonnement de s’échapper. Peut-il exploser ? C'est la question que Futura-Sciences a posée à Aurélien Barrau, astrophysicien spécialisé en cosmologie et auteur du livre Des univers multiples.

Sciences

Trou noir

Un trou noir peut-il exploser ? Aurélien Barrau répond

actualité

19/07/2020

En général, personne ne passe à travers les murs, à part peut-être les particules quantiques... Cette étrange propriété baptisée effet tunnel n’intervient qu’à très petite échelle. Découvrez en vidéo grâce à Tout Est Quantique cette incroyable capacité de la matière.

Sciences

Physique

Physique quantique : qu'est-ce que l'effet tunnel ?

actualité

30/06/2020

Difficile de ne pas éprouver une fascination envers la supraconductivité. Cette propriété quantique qui, entre autres prouesses, fait léviter les objets, est aujourd’hui au centre d’un grand nombre de recherches de pointe. Voici en vidéo un aperçu des plus belles lévitations quantiques.

Sciences

Mécanique quantique

Supraconductivité : les secrets de la lévitation quantique

actualité

22/06/2020

Depuis des décennies, les physiciens fabriquent et étudient des atomes exotiques où les électrons, et parfois les protons, sont remplacés par d'autres particules chargées. Ils viennent pour la première fois d'observer de façon convaincante des atomes d'hélium pionique, où un électron a été remplacé par un méson pi de Yukawa, ainsi qu'une transition quantique induite par laser dans ces atomes exotiques.

Sciences

Physique

On a fabriqué un nouveau type d'atome, l'hélium pionique

actualité

12/05/2020

La question des univers multiples est un thème très ancien, puisqu'on la trouve dans la littérature dès l’antiquité. Depuis quelques années, les multivers rejoignent la physique théorique et certains chercheurs sont même convaincus de leur existence. Futura-Sciences a interviewé Aurélien Barrau, astrophysicien spécialisé en cosmologie et auteur du livre Des univers multiples.

Sciences

Cosmologie

Interview : vivons-nous dans un multivers ?

actualité

03/03/2020

Après avoir réussi ses expériences de téléportation quantique entre un satellite et une station au sol, la Chine pousse un cran plus loin ses réalisations en vue d'un internet quantique. Les chercheurs chinois ont réussi une distribution de clé quantique entre le même satellite et une station au sol mobile : une première mondiale !

Sciences

Physique

Internet quantique : la Chine réalise la première transmission entre un satellite et un récepteur mobile

actualité

13/01/2020

Des équations quantiques. © CT, Fotolia

Sciences

Mécanique quantique

Biologie quantique : le repliement des protéines reposerait sur la nature ondulatoire de la matière

brève

20/12/2019

Des chercheurs ont mis au point une méthode révolutionnaire pour mesurer la gravité, en utilisant des atomes de césium « suspendus » dans un état quantique. On pourrait ainsi fabriquer de petits appareils portatifs, et même tester des théories physiques comme le principe d’équivalence d’Einstein.

Sciences

Mécanique quantique

Une nouvelle méthode pour mesurer la gravité

actualité

15/11/2019

Les physiciens nucléaires comptent depuis longtemps sur la diffusion d’électrons pour mesurer la taille du proton. Jusqu’ici avec des résultats entachés d’erreurs. Mais des chercheurs sont parvenus à améliorer la précision de la méthode. Ils confirment que le proton est plus petit que prévu.

Sciences

Physique

Le proton est plus petit que prévu, c'est confirmé

actualité

07/11/2019

À partir d’un ion de calcium 40 et de son spin, des chercheurs ont mis au point le plus petit moteur du monde. Des travaux qui pourraient, à terme, améliorer l’efficacité énergétique des systèmes.

Sciences

Physique

Le plus petit moteur du monde est constitué d’un seul atome

actualité

23/08/2019

Des effets subtils dus à l'intrication quantique pourraient intervenir en biologie, dans le fonctionnement du cerveau et dans le cadre plus général des réactions chimiques. Deux physiciens ont proposé une généralisation des travaux de Bell fournissant un test de la présence de l'intrication quantique, permettant de l'appliquer à ces réactions dans le cadre de la chimie quantique.

Sciences

Mécanique quantique

L'intrication quantique est-elle présente dans les réactions chimiques ?

actualité

07/08/2019

À l’aide d’un micro quantique, des chercheurs sont parvenus à compter le nombre de phonons dans une onde sonore. Le système pourrait constituer la base d’un nouveau type d’ordinateur quantique.

Sciences

Physique

Vers un ordinateur quantique basé sur le son ?

actualité

29/07/2019

Cousin de l'effet Hawking, l'effet Unruh n'a encore jamais été observé directement mais on cherche là aussi à tester la cohérence des calculs qui le prédisent avec des systèmes physiques présentant des phénomènes analogues. Il semble que la version quantique de cet effet ait enfin été observée avec des atomes ultrafroids paradoxalement.

Sciences

Mécanique quantique

L'effet Unruh observé pour la première fois ?

actualité

12/06/2019

La science-fiction repose parfois sur des données scientifiques crédibles, comme c'est le cas dans nombre de romans d'Arthur Clarke. Peut-on en dire autant avec la question des voyages dans le temps du dernier opus du MCU avec les Avengers ?

Sciences

Relativité générale

Dans Avengers : Endgame, les voyages dans le temps sont-ils crédibles ?

actualité

05/05/2019

L'intelligence artificielle permettra-t-elle de résoudre les énigmes laissées sans réponse par les physiciens et les ordinateurs du XXe siècle ? Peut-être... On vient de s'en servir pour retrouver et mieux comprendre les propriétés de l'eau, liquide ou sous forme de glace, grâce aux simulations numériques basées sur l'équation de Schrödinger appliquées à ses molécules.

Sciences

Physique

L'IA s'attaque aux secrets de l'eau avec l'équation de Schrödinger

actualité

04/01/2019

L'Europe vient d'attribuer 14 millions d'euros à des équipes de chercheurs du CNRS et du CEA à Grenoble explorant une voie prometteuse pour la réalisation industrielle d'ordinateurs quantiques. Il s'agirait d'utiliser des qubits sur des puces de silicium analogues à celles que l'on sait déjà fabriquer à grande échelle.

Sciences

Qubit

Ordinateur quantique au silicium : des millions pour le projet QuCube à Grenoble

actualité

03/11/2018

Depuis quelques années, Stephen Hawking et ses collègues Andrew Strominger et Malcom Perry étaient sur la piste d'une résolution du fameux paradoxe de l'information découvert par Hawking et impliqué par l'évaporation quantique des trous noirs associée à son nom. Un article posthume sur le sujet est maintenant en ligne, montrant que quelques progrès vers cette résolution semblent bien avoir été accomplis.

Sciences

Hawking

Trou noir et paradoxe de l'information : le dernier article posthume de Hawking apporte-t-il la solution ?

actualité

25/10/2018

C'est une très mauvaise idée, pourtant couramment répandue, d'invoquer le nom d'Albert Einstein pour soutenir la thèse que les travaux révolutionnaires en science proviennent de chercheurs indépendants, initialement rejetés par l’establishment scientifique. Son parcours, bien qu'atypique, démontre le contraire. Les plus éminents éléments de la communauté scientifique ont rapidement reconnu la valeur des travaux du chercheur qui ont été publiés dans les revues de référence de l’époque. On ne peut pas en dire autant de certains esprits excentriques, pseudo génies autoproclamés, de nos jours.

Sciences

Physique

Einstein est-il l'exemple du génie initialement rejeté par le système ?

question réponse

13/10/2018

Depuis des décennies, des générations d'enseignants utilisent, comme Richard Feynman, une célèbre expérience de pensée pour enseigner la physique quantique. Très simple et faisant intervenir les fentes de Young, elle vient d'être réalisée pour la première fois avec de l'antimatière, ouvrant la voie à des tests d'une nouvelle physique et peut-être à la découverte de l'antigravité.

Sciences

Physique

Physique quantique : l'expérience des doubles fentes de Feynman réalisée avec des positrons

actualité

24/09/2018

On s’accorde généralement à faire remonter au philosophe présocratique grec Leucippe (460 – 370 av. J.-C.) et surtout son élève Démocrite les premières idées sur la structure atomique de la matière. Ce qui n’était qu’une pure spéculation philosophique brillante a toutefois été repris sous une forme ou sous une autre par les pionniers de la physique et de la chimie moderne et en particulier au cours du XIXe siècle.

Sciences

Atome

Peut-on voir les atomes ?

question réponse

09/09/2018

Plusieurs voies existent pour fabriquer des ordinateurs ou pour le moins des simulateurs quantiques spécialisés performants. L'une d'elles utilise des pièges à ions pour lutter contre le problème de la décohérence. Pour la première fois, elle a été appliquée avec succès à des calculs de chimie quantique avec des molécules simples.

Sciences

Physique

L'ordinateur quantique de Feynman avec des ions arrive en chimie

actualité

30/07/2018

Avec la découverte de l'expansion de l’univers sont nées d’autres questions : à quelle vitesse cette expansion se produit-elle ? y a-t-il accélération ? ou bien ralentissement ? Futura-Sciences a interrogé Aurélien Barrau, astrophysicien spécialisé en cosmologie et auteur du livre Des univers multiples.

Sciences

Cosmologie

Interview : pourquoi l'univers est-il en expansion ?

actualité

05/04/2018

On spécule depuis des décennies sur le rôle de la mécanique quantique dans les rapports entre l'esprit et la matière. Bien loin des balivernes sur le sujet du New Age ou des soi-disant thérapies quantiques, des chercheurs commencent à proposer des expériences qui permettraient, peut-être, de prouver un jour prochain qu'une partie de notre cerveau fonctionne comme un ordinateur quantique. C'est le cas du physicien états-unien réputé Matthew Fisher, qui vient de recevoir pour cela un financement de plus d'un million d'euros.

Sciences

Physique

Notre cerveau est-il un ordinateur quantique ?

actualité

03/04/2018

L'« oganesson » : c’est ainsi que se nomme le tout dernier des éléments chimiques connus du tableau périodique. L'instabilité de ce gaz noble et hyperlourd rend toute observation approfondie extrêmement difficile. Une étude en dresse aujourd’hui un portrait des plus étranges.

Sciences

Tableau périodique des éléments

L'oganesson, un gaz noble et hyperlourd au comportement étrange

actualité

20/02/2018

Une expérience dont le principe a été proposé en 1978 par le grand physicien John Wheeler a été réalisée une nouvelle fois mais, cette fois-ci, en utilisant des satellites réfléchissant des faisceaux laser. Cette expérience rend perplexe les physiciens car, selon certaines interprétations, elle pourrait indiquer que, d'une certaine façon, le futur peut parfois influencer le passé...

Sciences

Physique

L'étrange expérience de Wheeler vérifiée dans l'espace

actualité

03/11/2017

Le chat de Schrödinger censé être à la fois mort et vivant semble déjà paradoxal mais des expériences montrent qu’il peut aussi être présent dans deux endroits à la fois. Voilà de nouvelles perspectives pour les calculs quantiques.

Sciences

Physique

Un chat de Schrödinger à la fois mort et vivant dans deux boîtes

actualité

29/10/2017

Pour réaliser les ordinateurs quantiques, la piste des puces à pièges d'ions est prometteuse. Léger inconvénient : ces ions, porteurs des qubits, seront peut-être radioactifs.

Sciences

Physique

L'ordinateur quantique du futur pourrait être radioactif

actualité

13/09/2017

Pendant l'été 1992, il y a donc 25 ans, alors que le concept d'ordinateur quantique venait tout juste d'être introduit en science et que la théorie du calcul quantique en était encore à ses débuts, un jeune physicien allait introduire une idée et un nom qui allaient faire fortune : le qubit.

Sciences

Qubit

Les qubits des ordinateurs quantiques naissaient il y a 25 ans

actualité

12/07/2017

Fin juin 2017, des chercheurs découvraient que l'eau liquide, curieusement, est en fait constituée de deux formes différentes. Pour surprenante qu'elle soit, cette observation vient s'insérer dans une longue suite de bizarreries de l'eau. En décembre dernier, des scientifiques la voyait se faufiler dans des nanotubes trop petits pour elle, semblant montrer qu'elle était passée à l'état solide à plus de 100 °C.

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Physique

Dans une nanostructure, l'eau change d'état quantique...

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09/07/2017

Le célèbre paradoxe du chat de Schrödinger peut s'étudier non seulement avec des corps matériels mais aussi avec des paquets de lumière. Mais quelle est la taille limite au-delà de laquelle ces paquets quantiques deviennent classiques ? C'est à cette question qui n'a pas encore de réponse complètement satisfaisante que des physiciens vont essayer de répondre en faisant grandir des chats de Schrödinger de lumière.

Sciences

Physique

Des chercheurs font grandir des chats de Schrödinger de lumière pour étudier la décohérence

actualité

04/05/2017

Une particule qui se comporte à la fois comme un objet ponctuel et comme une onde…, un chat — celui de Schrödinger — qui est à la fois mort et vivant… et maintenant, un fluide qui présente une masse effective négative. La physique, décidément, n’en finira jamais de nous étonner !

Sciences

Physique

Des physiciens ont créé un fluide avec une "masse négative" !

actualité

19/04/2017

Découvert, sur le plan théorique, par Schrödinger et Einstein vers 1935, le phénomène d'intrication quantique peut être mis à profit pour créer des qubits. Il faut cependant pouvoir intriquer le plus grand nombre possible de particules car c'est l'une des clés de la révolution des ordinateurs quantique. Des chercheurs viennent de battre un record en obtenant des corrélations de Bell avec 500.000 atomes.

Sciences

Intrication quantique

Intrication quantique : un nouveau record avec 500.000 atomes

actualité

18/04/2017

La physique fondamentale du Big Bang, la gravitation quantique, pourrait se manifester tout proche de l'horizon des trous noirs en modifiant de façon caractéristique la propagation des ondes, qu'elles soient gravitationnelles ou électromagnétiques. Cet effet pourrait être observable grâce à un pulsar en orbite autour d'un trou noir.

Sciences

Physique

La gravitation quantique pourrait être testée grâce à un couple pulsar-trou noir supermassif

actualité

15/03/2017

L'héritage d'Einstein est bien vivant, la preuve : l'une de ses tentatives pour unifier la physique des particules de matière avec celle des champs de force contient peut-être en germe une des clés de la solution de l'énigme de l'énergie noire en physique quantique.

Sciences

Physique

Énergie noire : Einstein est-il passé tout près en 1919 ?

actualité

13/01/2017

Dans le monde quantique, certaines lois semblent autoriser des phénomènes impossibles en physique classique et qui, du coup, paraissent magiques. En voici un nouvel exemple avec une expérience d'interférence optique à trois fentes. La lumière peut y effectuer des sortes de slaloms avant de rejoindre un écran.

Sciences

Mécanique quantique

Un tour de magie quantique crée un étonnant slalom de lumière

actualité

10/01/2017

Des galaxies entières sont le siège de mégamasers, un analogue de l'effet laser mais dans le domaine des micro-ondes. L'un d'entre eux, plus puissant que l'Étoile de la mort de Star Wars, observé par le télescope spatial Hubble, résulte de la collision de deux galaxies.

Sciences

Galaxie

Hubble observe un mégamaser cosmique

actualité

02/01/2017

Dans deux précédents articles, nous avons commencé à explorer les relations entre géométrie et physique d'abord suggérées par les découvertes de Heisenberg et Von Neumann, puis celles d'Alain Connes en géométrie non commutative. Toujours en compagnie de Pierre Martinetti, nous examinons d'un peu plus près les implications de cette géométrie pour l'unification de la physique des forces de la nature.

Sciences

Physique des particules

Géométrie non commutative et physique selon Alain Connes (3/3)

actualité

29/12/2016