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La physique quantique signifie littéralement "physique des quanta" (= pluriel latin de "quantum" qui signifie quantité).
Ce nouveau mot apparaît dans le registre de la physique le 14 Décembre 1900 grâce à un mémoire révolutionnaire lu devant l'Académie des sciences de Prusse par l'Allemand Max Planck. Ce dernier postule l'idée originale selon laquelle les échanges d'énergie entre la lumière et la matière ne peuvent se faire que par paquets discontinus, que l'on appellera les quanta. Il renonce ainsi à la loi sacrée de la continuité, pilier de la physique classique.

Source : la physique quantique

La physique quantique permet de mieux comprendre comment la lumière est émise par la matière...
Le modèle de l'atome de Niels Bohr était un modèle à la frontière de deux âges: l'âge classique pré-quantique et le monde quantique. Mais il expliquait déjà le mécanisme de l'émission de lumière par un atome .
Cette émission s'explique alors par le saut qu'effectue un électron d'une orbite E2 à une orbite E1. Pendant ce saut vers l'orbite E1 moins énergétique (une orbite plus intérieure), l'électron va céder une partie de son énergie sous forme d'un photon émis vers l'extérieur.

Inversement, l'électron d'un atome pourra absorber un photon d'énergie donnée et ainsi sauter d'une orbite peu énergétique à une orbite plus énergétique. Il sera ainsi excité car sur une orbite plus énergétique que la normale. C'est en se désexcitant qu'il pourra réémettre un photon.

Source : la physique quantique

Imaginez une balle que vous lanciez contre un mur. Soit elle est lancée assez fort, et elle passe au dessus du mur, soit elle n'est pas lancée assez fort, et elle rebondit.

La même chose existe, pour un électron essayant de sortir du métal qui le contient. Si on le lance assez fort, il franchit la barrière et retombe de l'autre côté (autrement dit, si on lui impose un champ électrique assez fort, il est capable de sortir du métal pour traverser le vide jusqu'à un autre métal ou matériau conducteur).

Source : L'effet tunnel / Scio

Le problème de la mesure

Dans la physique classique, l'observateur est «neutre»: lorsqu'il mesure les paramètres d'un système, on considère qu'il ne change pas le comportement de ce système.

Dans le monde quantique, ce n'est pas le cas: une particule se comporte de manière fondamentalement différente selon qu'elle évolue librement ou qu'elle interagit avec un appareil de mesure. La «fonction d'onde» est le terme technique utilisé pour décrire l'état quantique d'une particule, c'est-à-dire le fait qu'elle n'est pas «localisée» comme un corpuscule mais plutôt «étendue» dans l'espace comme une onde.

Durant une expérience d'interférence, par exemple, avant qu'on tente de la mesurer, une particule se trouve dans cet état «étendu» (ou état de superposition) et elle peut alors passer par deux chemins complètement distincts en même temps. Par contre, dès qu'on effectue une mesure (en déterminant sa position sur un écran de télévision par exemple), la fonction d'onde «s'effondre» en seul point : un pixel s'illumine sur l'écran cathodique et la particule devient localisée. C'est à ce moment que le facteur hasard entre en jeu puisque le choix du lieu de l'effondrement de la fonction d'onde se fait aléatoirement (suivant certaines probabilités déterminées par le contexte expérimental); on ne peut pas prédire où la fonction d'onde va s'effondrer.

Cependant, ce passage d'un état superposé à un état localisé déclenché par l'acte de mesurer n'est pas encore bien compris...

http://www.cybersciences.com/cyber/fr/questions_de_science/sciences_pures/qu_est_ce_que_la_mecanique_quantique_.html

IRM anatomique

En observant, sous l'effet d'un champs magnétique intense, la résonnance des noyaux d'hydrogène, présents en abondance dans l'eau et les graisses des tissus biologiques, on peut visualiser la structure anatomique d'un organe. Cette méthode peut-être utilisée pour le diagnostic de tumeurs cancéreuses ou pour localiser certaines malformations (par exemple à l'origine d'épilepsie).

IRM fonctionnelle

Avec le développement de techniques ultrarapides d'acquisition et de traitement de données, il est devenu possible de réaliser des images RMN en des temps suffisamments brefs (jusqu'à 0,02 seconde) pour suivre certains aspects du métabolisme. Quand nous parlons, lisons, bougeons, pensons..., certaines aires de notre cerveau s'activent. Cette activation des neurones se traduit par une activation du débit sanguin local dans les régions cérébrales concernées. L'IRM permet d'obtenir des images du débit sanguin avec une grande précision anatomique.

Source : CEA

Un des plus grands avantages du Maglev est sa vitesse. Il peut atteindre jusqu'à 500 km/h ! De plus, les écologistes adorent ce véhicule car il répond bien aux impératifs écologiques donc il y a peu d'impacts écologiques.
Ce train assure une haute sécurité. Il est 700 fois plus sécuritaire que la voiture, 250 fois plus qu'un train ordinaire et 20 fois plus que l'avion.
Le Maglev est extrêmement silencieux. À 250 km/h il est plus silencieux qu'un train de banlieue qui roule à moins de 80 km/h.
Le Maglev utilise moins d'énergie que tout autre véhicule donc il est super moins polluant.

Le seul désavantage important, ce sont les coûts que les réalisations demandent.

Source : CEA

Les japonais sont aussi les détenteurs du record du train le plus rapide du monde, avec le JR-Maglev MLX01, qui avait atteint les 581 km/h en 2003. Soit 7 km/h de mieux que le TGV, mais c'est un train expérimental, alors que le TGV qui était monté à 574 km/h utilisait la mécanique des TGV de série.

C'est cependant à partir des enseignements acquis sur ce train expérimental, et des prototypes qui l'ont suivi que sera développé le futur Maglev qui permettrait de relier Tokyo à Osaka en moins d'une heure. La vitesse d'exploitation devrait pour cela être supérieure à 500 km/h ! Cela éclipserait complètement les performances du TGV français, ainsi que celles du Maglev de Shanghaï, qui a une vitesse commerciale de 430 km/h. Mais le budget total du projet, trains et voies (complètement différentes de celles d'un train normal) est supérieur à 60 milliards d'euros... Le temps de mise en place serait de 20 ans d'après Central Japan Railway, le maitre d'œuvre du projet.

Source : Wikipédia

Quand il a entendu parler des ordinateurs quantiques, Raymond Laflamme s’est d’abord employé à démontrer qu’ils n’existeraient jamais, le monde quantique étant trop incontrôlable. Aujourd’hui, le physicien québécois dirige, à Waterloo, l’Institute for Quantum Computing (IQC), l’un des plus importants centres de recherche en informatique quantique du monde.

Avec d’autres scientifiques parmi les plus brillants de notre temps, il s’est lancé dans une course effrénée: construire une machine qui tirerait sa puissance des propriétés des atomes et des molécules. “La mécanique quantique permet une nouvelle théorie informatique. Certains problèmes mathématiques complexes absolument insolubles avec des ordinateurs classiques deviendraient abordables grâce aux ordinateurs quantiques”, explique Raymond Laflamme qui a fait ses classes auprès du grand physicien Stephen Hawking.

À la base du traitement de l’information dans un ordinateur classique, les transistors agissent comme des interrupteurs qui laissent passer le courant ou le bloquent. Pour cette raison, toute opération et toute information, qu’il s’agisse d’un fichier MP3 ou des recettes de grand-mère, se réduisent à des 1 et à des 0. Dans le langage des machines, on parle de bits d’information.

Mais, selon les lois de la physique quantique, les particules peuvent se retrouver dans deux états à la fois; un peu comme le chat de Schrödinger (voir l’encadré). Ainsi, les équivalents des bits dans les ordinateurs quantiques, les “qubits”, peuvent être à la fois 0 et 1. De ce fait, si deux bits peuvent exprimer les valeurs 00, 01, 10 ou 11, deux qubits pourraient prendre ces quatre valeurs en même temps. Et cette puissance est exponentielle, à mesure que l’on augmente le nombre de qubits.
Pour concevoir des logiciels efficaces sur les ordinateurs quantiques, il faut donc jongler parallèlement avec les multiples valeurs des qubits. Un exercice de haute voltige![...]

Mais à quoi serviraient ces ordinateurs ultra-raffinés? Sans doute jamais au traitement de texte. Ils seront par contre d’une aide précieuse pour simuler des modèles quantiques, des modèles physiques complexes ou pour effectuer des recherches rapides dans des bases de données.[...]

Une prédiction pour l’ordinateur quantique de demain? “Les gens vont rire de moi, dit Raymond Laflamme, mais je pense que, dans le futur, vous n’aurez pas à vous déplacer pour venir me voir. Il y aura assez de senseurs partout et des ordinateurs suffisamment puissants pour que je puisse vous toucher, vous sentir, vous voir, vous entendre même à des milliers de kilomètres, un peu comme dans le film La matrice.”[...]

http://www.cybersciences.com/cyber/fr/magazine/octobre_2006/reportages/le_futur_est_quantique.html

Le LHC (Grand collisionneur de hadrons) pourra fonctionner que grâce à la supraconductivité. Maintenir les faisceaux du LHC en orbite requiert des champs magnétiques d'une intensité sans précédent dans les accélérateurs du CERN.

Seule la supraconductivité permet de créer de tels champs, mais aucune installation supraconductrice de la taille du LHC n'a été construite à ce jour. D'intenses travaux de R&D menés en collaboration avec l'industrie européenne ont cependant montré que la chose était faisable. Fin 1994, une étape importante a été franchie avec la première mise en fonctionnement d'un prototype d'une section entière de l'accélérateur.

La supraconductivité est la capacité de certains matériaux à conduire l'électricité sans aucune résistance ou perte d'énergie, généralement à très basse température. Le LHC fonctionnera à environ 300 degrés en dessous de la température ambiante, température encore plus basse que celle de l’espace intersidéral. Ses 27 km de circonférence feront de lui la plus grande installation supraconductrice du monde.

Le LHC sera en quelque sorte un double accélérateur puisqu’il accélèrera deux faisceaux circulant en sens opposés. Pour que la machine soit aussi compacte et économique que possible, les aimants des deux faisceaux sont construits dans un support 2-en-1 unique.

Le LHC sera construit dans le tunnel qu’occupait le Grand collisionneur électron-positon (LEP, Large Electron Positron Collider) du CERN, et coûtera donc beaucoup moins cher qu'une machine similaire bâtie sur un site vierge. Les faisceaux de protons seront préparés par la chaîne d'accélérateurs existant au CERN avant d'être injectés dans le LHC. Cette pratique du Laboratoire, qui consiste à interconnecter les accélérateurs, a fait du CERN l'usine de faisceaux de particules la plus flexible au monde.

Source : CERN