Qu’est-ce que la physique quantique ?

En septembre 2019, The Financial Times révélait que la firme Google avait atteint la « suprématie quantique » en mettant au point un ordinateur révolutionnaire capable de réaliser en quelques minutes des opérations que les supercalculateurs actuels mettraient plusieurs milliers d’années à effectuer. Une description de l’innovation par les chercheurs de Google a été brièvement relayée sur le site de la NASA avant d’être retirée fin septembre (1)…

Qu’est-ce que la physique quantique ? Sujet difficile à expliquer aux non inités, et que les scientifiques eux-mêmes peinent à amener de manière accessible au grand public, la physique quantique est une théorie qui révolutionne la physique contemporaine. Elle étudie le comportement de la matière et la nature du rayonnement électromagnétique à l’échelle infra-atomique.

Si la théorie tâtonne encore, des avancées importantes ont été réalisées ces dernières années au profit du plus grand nombre, mais sans que celui-ci en prendre forcément conscience : rayonnement laser, chimie HI-TECH, nanotechnologies… C’est cependant en matière d’intelligence artificielle, avec la promesse de construire dans un avenir proche des ordinateurs dont les capacités n’auront plus rien à voir avec les machines actuelles les plus performantes, que la physique quantique s’apprête à opérer une véritable révolution.

Aux frontières d’une nouvelle géopolitique

Les applications de la physique quantique auront des conséquences incalculables dans tous les domaines à commencer dans ceux liés à la Défense : mise au point de nouveaux armements, de nouveaux matériaux mais aussi et surtout révolution dans les systèmes de commandement, d’aide à la décision, de communication...

Dans cette perspective, la guerre économique en cours entre les Etats-Unis et la Chine ne révèle rien d’autre que la course à l’hégémonie mondiale. Si cette course est aussi ancienne que l’histoire des États, elle s’appuie aujourd’hui – et plus que jamais – sur une rivalité technologique inédite qui pourrait s’avérer irréversible pour qui sera capable d’effectuer le premier le bond scientifique décisif. Les structures de l’enseignement scientifique des deux pays, les sommes colossales qu’ils y consacrent, le soutien qu’ils accordent à la R&D du secteur privé, traduisent cette recherche de la supériorité décisive qu’aucune autre puissance rivale – a fortiori le reste de l’humanité – ne pourra rattraper. Aujourd’hui, c’est dans les universités étatsuniennes et chinoises que sont essentiellement drainés les « talents » du monde entier, essentiellement affectés au développement de départements de recherches consacrés à l’intelligence artificielle, à la physique et à l’informatique quantiques.

École de formation d’ingénieurs de haut niveau, installée dans le technopole de Paris-Saclay, l’École Nationale Supérieure de Techniques Avancées (ENSTA) – en partenariat avec l’Université de Paris-Saclay - vient d’ouvrir un MOOC dont l’objectif est de familiariser à la physique quantique. "Introduction à la physique quantique" s’adresse, cependant, à un public ayant déjà reçu une formation scientifique générale. Les professeurs de Physique-Chimie, de Mathématiques mais aussi de Sciences et Vie de la Terre (SVT) y trouveront un matériau qui ne pourra qu’enrichir leur réflexion disciplinaire. Ce cours, qui se présente comme la première partie d’un propos plus large sur la physique quantique, se déroulera sur six semaines, et s’articulera autour des thèmes suivants :

1. Introduction par l’expérience
2. Mécanique analytique
3. Premier et deuxième postulat. Fonction d’onde et équation de Schrödinger
4. Formalisme de Dirac
5. Troisième postulat. La mesure en physique quantique
6. Inégalité de Heinseberg

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• Début du cours – Mardi 22 octobre 2019
• Fin du MOOC – Lundi 6 janvier 2020
• Inscription ici

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1. Cf. Mise à jour du 27 octobre 2019. Nous avons pu retrouver le document de la NASA rédigé par Eleanor G. RIEFFEL du centre de recherche de la NASA situé à Ames (Californie). Par ailleurs, un article de la revue Nature du 23 octobre 2019 est venu confirmer depuis le bond technologique réalisé par Google. Il s’agit de la mise au point du processeur Sycamore qui a réussi - selon Google - à effectuer un calcul de 10 000 ans (durée estimée à partir des super-calculateurs actuels) en seulement 200 secondes.

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