Qu’est-ce que la décohérence quantique ?
La décohérence quantique est un phénomène qui se produit lorsque des systèmes quantiques interagissent avec leur environnement. Dans la physique quantique, les particules subatomiques peuvent exister dans plusieurs états à la fois, ce qui est appelé superposition quantique. Cependant, lorsqu’un système quantique interagit avec son environnement, il perd cette superposition quantique et se comporte comme un objet classique.
La décohérence quantique est un processus irréversible qui conduit à la perte de cohérence quantique. Elle se produit à une échelle de temps très courte et est responsable de la transition des systèmes quantiques vers un comportement classique. La décohérence est donc un obstacle majeur dans la construction d’un ordinateur quantique fonctionnel.
Exemple: le chat de Schrödinger
L’un des exemples les plus célèbres de la décohérence est le paradoxe du chat de Schrödinger. Ce paradoxe implique un chat enfermé dans une boîte avec un dispositif qui peut tuer le chat en fonction de la désintégration d’un atome radioactif. Selon la théorie quantique, avant que la boîte ne soit ouverte, le chat est à la fois vivant et mort. Cependant, dès que la boîte est ouverte, la superposition quantique est perdue et le chat est soit vivant, soit mort.
Ce paradoxe illustre la façon dont la décohérence affecte les systèmes quantiques. Le chat de Schrödinger n’est en réalité qu’une façon de représenter un système quantique complexe qui interagit avec son environnement.
Comment la décohérence affecte-t-elle la mesure ?
La décohérence affecte la mesure en réduisant la superposition quantique du système, ce qui rend la mesure possible. En effet, pour pouvoir mesurer un système quantique, il faut qu’il perde sa superposition quantique et adopte un état classique. La décohérence est donc nécessaire pour que nous puissions mesurer les systèmes quantiques.
Cependant, la décohérence peut également entraîner des erreurs de mesure. Si le système quantique interagit avec son environnement pendant la mesure, cela peut perturber la mesure et introduire des erreurs. Pour éviter cela, il est important de minimiser l’interaction entre le système quantique et son environnement pendant la mesure.
Applications potentielles de la décohérence quantique
Bien que la décohérence soit généralement considérée comme un obstacle dans la construction d’un ordinateur quantique, elle peut également avoir des applications potentielles. Par exemple, la décohérence peut être utilisée pour créer des détecteurs quantiques sensibles. Ces détecteurs peuvent être utilisés pour détecter des particules quantiques, ce qui est utile dans de nombreuses applications, telles que la communication quantique et la détection de rayonnement.
La décohérence peut également être utilisée pour simuler des systèmes classiques complexes. En effet, une fois qu’un système quantique a perdu sa superposition quantique, il se comporte comme un objet classique. En utilisant la décohérence pour simuler des systèmes classiques, on pourrait potentiellement résoudre des problèmes qui seraient autrement difficiles à résoudre avec des ordinateurs classiques.
