Le chat de Schrödinger est de retour, et il est plus bizarre que jamais

Allez, soyons honnêtes — la première fois qu'on m'a parlé du chat de Schrödinger, j'ai cru qu'on me faisait une blague. J'avais quoi, quinze ans ? Un chat qui est à la fois vivant ET mort tant qu'on n'ouvre pas la boîte ? Franchement, ça n'avait aucun sens. C'était pas de la physique, c'était juste quelqu'un qui essayait de me rendre fou.

Sauf que — et c'est là que ça devient intéressant — les physiciens ne cherchaient pas à nous embrouiller. Ils essayaient de nous faire comprendre l'un des aspects les plus troublants de la mécanique quantique : le fait que les particules minuscules peuvent exister dans plusieurs états en même temps. Comme si elles étaient à deux endroits à la fois, ou comme si elles avaient plusieurs propriétés simultanées, jusqu'au moment où on les mesure.

L'expérience de pensée originale

Petit rappel pour ceux qui auraient besoin d'un rafraichissement (ou qui n'ont jamais capté — pas de jugement).

Erwin Schrödinger, le physicien autrichien, a imaginé un chat dans une boite hermétique avec un atome radioactif, un compteur Geiger et un flacon de poison. Si l'atome se désintègre, le compteur déclenche un mécanisme qui brise le flacon et... vous imaginez la suite pour le chat. Si l'atome ne se désintègre pas, le chat s'en sort.

Le truc quantiquement bizarre, c'est qu'avant d'ouvrir la boite, on ne sait pas ce qui s'est passé. Du coup, de notre point de vue, le chat existe dans une superposition des deux états — vivant ET mort en même temps. C'est seulement quand on regarde que la réalité "décide" quel scénario s'est produit.

C'était jamais censé être une expérience réelle, d'ailleurs. Schrödinger s'en servait justement pour montrer à quel point la mécanique quantique devient étrange quand on passe des particules minuscules aux objets du quotidien. Personne n'a jamais vraiment prévu d'enfermer des chats dans des boites. (Ouf.)

Là où les choses deviennent folles

Pendant des décennies, les physiciens ont suspecté que les superpositions pouvaient être bien plus complexes que juste "deux choses opposées en même temps". Mais les créer concrètement en laboratoire ? C'était le vrai défi.

Jusqu'à récemment, quoi.

Une équipe de l'université d'Oxford vient de publier des recherches qui, franchement, m'ont scié. Ils ont réussi à créer ce qu'on pourrait appeler des superpositions quantiques "exotiques" — autrement dit, de nouvelles variétés d'états du chat de Schrödinger qui ne rentrent plus dans le modèle binaire simple qu'on utilisait jusqu'ici.

Comment ? Ils ont piégé un unique ion de strontium-88 (parce que oui, les physiciens quantiques adorent les éléments exotiques) et ont fait des manipulations d'une précision redoutable. Ils ont contrôlé à la fois l'état quantique interne de l'ion (son "spin", une sorte de propriété magnétique miniature) ET son mouvement dans le piège.

Laissez-moi vous faire une analogie : avant, on ne pouvait créer que des superpositions entre deux états opposés. Comme un interrupteur qui est soit allumé, soit éteint. Ce que l'équipe d'Oxford a fait, c'est comme si on avait créé un interrupteur quantique qui peut être allumé, éteint, à moitié allumé, qui clignote selon un pattern précis, ET plusieurs autres configurations pour lesquelles on n'avait même pas de noms — tout ça en même temps.

Le chercheur principal, Sebastian Saner, l'a dit comme ça : ils disposent maintenant d'un "outil pour sculpter les superpositions quantiques sous presque n'importe quelle forme". N'importe quelle forme. C'est pas une petite affirmation.

Pourquoi ça devrait vous importer ?

Je sais ce que vous pensez — c'est cool pour les geeks de la physique, mais est-ce que ça nous concerne, le commun des mortels ?

Voici pourquoi oui : on est en ce moment dans les premières phases de construction d'ordinateurs quantiques, qui pourraient tout révolutionner, de la découverte de médicaments à la modélisation climatique en passant par le cassage de codes cryptographiques. Sauf que ces machines sont incroyablement fragiles et sujets aux erreurs.

Le problème, c'est que nos ordinateurs quantiques actuels reposent sur des "bits quantiques" à deux niveaux — la version quantique de l'interrupteur marche/arrêt. Mais si on arrive à travailler avec des états quantiques plus complexes comme ceux que cette recherche permet, on pourrait construire des systèmes plus robustes, mieux capables de corriger leurs propres erreurs.

Comme le dit Saner : "L'image qu'on trouve dans les manuels, celle d'un système quantique qui existe à deux endroits à la fois, c'est juste le début. Il y a un paysage beaucoup plus vaste d'états quantiques possibles, et on apprend encore à y accéder expérimentalement."

Le tableau d'ensemble

Ce qui me frappe vraiment dans cette histoire : la famous citation de Feynman sur le fait que personne ne comprend la mécanique quantique, elle date de 1964. Ça fait presque soixante ans, et on découvre encore de nouveaux aspects de tout ça. On pousse toujours les limites de ce que la réalité permet.

Et sincèrement ? Ça me rend plutôt optimiste. Il reste tellement de choses qu'on ne sait pas. Tant de choses à explorer. L'univers est plus étrange et plus flexible que ce que notre intuition quotidienne nous suggère, et de temps en temps, on a un aperçu de la profondeur du terrier du lapin.

Du coup, la prochaine fois que quelqu'un mentionnera le chat de Schrödinger à un dîner, vous pourrez lui dire : "Oh, ça c'est tellement années 2000. On est bien au-delà des scénarios simple vivant-ou-mort maintenant. La physique quantique est devenue artistique."

Vos convives seront impressionnés ou inquiets. Dans les deux cas, vous aurez raison.

Source : https://www.popularmechanics.com/science/a71715312/new-schrodingers-cat