La seconde révolution quantique, livre ebook

Depuis sa naissance il y a plus de cent ans, en nous apportant le transistor, l’électronique, l’ordinateur et Internet, la physique quantique a déjà bouleversé le monde. Elle s’apprête à le faire une seconde fois, en nous faisant entre autres passer de la civilisation du bit à celle du qubit, de l’information classique à l’information quantique.

Que représente exactement cette « seconde révolution quantique » ? Quel parcours historique a-t-elle suivi ? Quelles nouvelles technologies nous promet-elle ? Quels défis restent-ils à relever ?

Autant de questions abordées dans ce livre, rédigé par un maître de la physique quantique chinoise, très en pointe sur le sujet. Il entend offrir au grand public motivé ou à l’étudiant en sciences une vision panoramique du monde quantique, des fondements jusqu’aux frontières de la recherche.

Préface......................................................................................... 7

Avant-propos de l’auteur.................................................................. 9

I. Qu’est-ce que la physique quantique ?.................................... 13

I.1 La naissance de la physique quantique................................. 13

I.2 La dualité onde-particule.................................................... 28

I.3 Le langage quantique......................................................... 37

II. Le fantôme d’Einstein............................................................ 45

II.1 La controverse entre Einstein et Bohr.................................. 45

II.2 Le paradoxe EPR............................................................... 59

II.3 Les réactions................................................................... 65

II.4 Le coeur de la discorde...................................................... 75

II.5 Un fantôme plus rapide que la lumière ?.............................. 81

III. Le miracle de la non-localité.................................................. 85

III.1 Le théorème de Bell et la non-localité............................... 85

III.2 L’intrication quantique..................................................... 102

III.3 La téléportation quantique............................................... 111

IV. Vie et mort du chat de Schrödinger........................................ 121

IV.1 Le paradoxe du chat de Schrödinger................................... 121

IV.2 L’interprétation de Copenhague, ou l’art de tuer le chat par la mesure................. 132

IV.3 Une décohérence induite par l’environnement ?.................... 139

IV.4 La mort naturelle du chat.................................................. 148

V. La deuxième révolution quantique.......................................... 157

V.1 Qu’est-ce que la deuxième révolution quantique ?.................. 157

V.2 L’unification de la théorie quantique et la relativité générale.... 173

V.3 Quelle direction pour la théorie quantique traditionnelle ?...... 181

V.4 Le vide, source de tout...................................................... 192

VI. L’informatique quantique....................................................... 199

VI.1 De la fin de la loi de Moore à la naissance du calcul quantique............... 199

VI.2 Le fonctionnement d’un ordinateur quantique...................... 201

VI.3 Le codage quantique........................................................ 207

VI.4 Les algorithmes quantiques............................................... 213

VI.5 Mise en oeuvre pratique de l’informatique quantique............. 221

VI.6 État actuel et perspectives du calcul quantique.................... 236

VI.7 L’impact révolutionnaire des ordinateurs quantiques............. 243

VII. La cryptographie quantique.................................................... 249

VII.1 La cryptographie traditionnelle......................................... 249

VII.2 La naissance de la cryptographie quantique........................ 263

VII.3 La cryptographie quantique appliquée................................ 269

VII.4 Le développement de la cryptographie quantique................ 272

VII.5 La sécurité informatique à l’ère des technologies quantiques. 276

VIII. Fascinante simulation quantique............................................ 279

VIII.1 Les principes de la simulation quantique.......................... 279

VIII.2 Le démon de Maxwell quantique...................................... 281

VIII.3 Les modes zéro de Majorana............................................ 285

VIII.4 Les phases topologiques................................................. 293

IX. La mémoire quantique........................................................... 301

IX.1 Les fondements............................................................... 301

IX.2 Les mémoires quantiques à l’état solide.............................. 310

IX.3 La réalisation d’une clé USB quantique................................ 322

IX.4 Synthèse et perspectives................................................... 331

Bibliographie sommaire................................................................... 337