Le chat de Schrödinger, le problème de la mesure quantique

John R. Gribbin

Alexandre Guay

Alexei Ourjoumtsev

astronomy Physics

Ce contenu est une compilation d'articles de l'encyclopedie libre Wikipedia. Le probleme de la mesure quantique a ete formalise pour la premiere fois par John von Neumann en 1932 dans son livre Les Fondements mathematiques de la mecanique quantique (chapitre VI). Il a ete par la suite, en 1935, popularise par Erwin Schrodinger avec son fameux « paradoxe du chat ». Depuis, ce probleme a fait l'objet de nombreux debats et reste encore au XXIe siecle l'objet de polemiques, meme si des solutions ont ete etablies et sont acceptees par une majorite des physiciens. Le probleme de la mesure consiste en fait en un ensemble de problemes, qui mettent en evidence des difficultes de correlation entre les postulats de la mecanique quantique et le monde macroscopique tel qu'il nous apparait ou tel qu'il est mesure.

Adrien Facon

Il n'y a pas de limite fondamentale à une mesure classique : la position d'une aiguille sur un cadran peut être déterminée avec une incertitude arbitrairement faible. Au contraire, dans le monde quantique, la précision de toute mesure est limitée par le bruit quantique. Lorsque l'aiguille de mesure devient un système mésoscopique, tel un moment cinétique J qui évoluerait sur le cadran sphérique d'une sphère de Bloch, les fluctuations quantiques affectant les états cohérents conduisent alors à une incertitude de mesure en 1/√J appelée limite quantique standard. La métrologie quantique consiste à préparer l'aiguille dans un état quantique qui permet de dépasser cette limite et d'atteindre la précision ultime fondamentale, dite limite de Heisenberg, qui évolue en 1/J. Nous proposons et réalisons une approche innovante fondée sur la mesure de la phase relative d'une superposition d'états mésoscopiques du type Chat de Schrödinger. En utilisant un champ radiofréquence polarisé, nous avons en effet pu préparer un atome de Rydberg dans une superposition quantique du moment cinétique décrivant l'électron, dont la sensibilité au champ électrique approche la limite de Heisenberg. Cette méthode a permis la réalisation d'un électromètre à un seul atome mesurant de faibles champs de l'ordre du mV/cm en quelques dizaines de nanosecondes. La grande sensibilité de ces méthodes de mesure de champ résolue en temps et en espace ouvre la voie à de nombreuses applications.

Paul Halpern