On fête cette année 2025 le centenaire de la mécanique quantique, la physique quantique ayant débuté plus tôt en 1900. Mais 2024 en était déjà l'amorce puisqu'elle fut l'occasion de fêter plusieurs événements clés de ce que l'on appelle la première et la seconde révolution quantique ! En l'occurrence, il y a eu le centenaire de la découverte théorique des ondes de matière par Louis de Broglie et les 60 ans des travaux de John Bell sur l'effet EPR et l'intrication quantique.

au sommaire

    L'actualité 2024 en astronomie et cosmologie fut très riche comme Futura l'a relaté dernièrement, mais sans découvertes vraiment révolutionnaires. L'actualité en physique l'a été nettement moins, mais avec quelques événements marquants que l'on peut considérer comme un prélude, car en effet, le 7 juin 2024, les Nations unies ont proclamé 2025 Année internationale de la Science et de la Technologie quantiques (AIQ). Selon les termes employés, il y aura donc des activités à tous les niveaux visant à accroître la sensibilisation du public à l'importance de la science et des applications quantiques.


    Interview de Louis de Broglie, 1967. © INA

    De Louis de Broglie à John von Neumann

    Les années 1924 à 1926 ont vu la naissance de la théorie quantique et en particulier en 1925 avec la découverte, d'abord par Heisenberg, puis en collaboration avec Max BornMax Born et Pascual Jordan, des principes de la mécanique quantique matricielle. À la fin de l'année 1925, inspiré par les idées que Louis de Broglie avait présentées dans sa thèse presque un an plus tôt et dont EinsteinEinstein avait fait la publicité, Erwin SchrödingerErwin Schrödinger entamait ses travaux sur la mécanique ondulatoire et, en janvier 1926, commençait à publier ses articles fondateurs avec l'équation portant désormais son nom et dont il allait montrer qu'elle permettait de retrouver sur des bases plus physiques la mécanique matricielle.

    Il faudra cependant attendre les travaux plus mathématiques de von Neumann dans son fameux traité pour avoir une compréhension plus rigoureuse et générale et cette équivalence quelques années plus tard. Du côté de la physique, les traités qui vont faire rapidement autorité au cours des années 1930 sont ceux de Pauli et Dirac. En Russie soviétique, c’est l’ouvrage de Vladimir Fock qui va jouer ce rôle pendant ces mêmes années.


    Par Jean Dalibard, titulaire de la chaire Atomes et rayonnement au Collège de France. En 1924, Louis de Broglie émet l’hypothèse que chaque particule de matière a une nature ondulatoire. Einstein est enthousiaste et de Broglie obtient le prix Nobel dès 1929. Cette découverte a aujourd’hui des applications concrètes, des composants électroniques au futur « ordinateur quantique ». En 1924, dans sa thèse de doctorat, Louis de Broglie émit l’hypothèse selon laquelle une onde pouvait être associée à chaque particule matérielle. En l’apprenant, Einstein enthousiaste déclara que de Broglie avait « levé un coin du grand voile ». Cinq ans plus tard, elle valait à son auteur le prix Nobel de physique « pour sa découverte de la nature ondulatoire des électrons ». La percée conceptuelle de Louis de Broglie a joué un rôle fondamental dans le développement de la physique quantique, elle régit désormais notre compréhension du monde microscopique et est à la base d’innombrables applications, depuis les composants électroniques que nous utilisons au quotidien jusqu’à un hypothétique « ordinateur quantique ». © Bibliothèque nationale de France BnF

    La révolution de l'information quantique

    C'est la première révolution quantique, aussi bien théorique que pratique puisqu'elle va mener au laserlaser, à l'IRMIRM et à l'électronique des semi-conducteurssemi-conducteurs. La seconde révolution quantique a lieu sous nos yeuxyeux avec le développement de l'informatique quantique et les espoirs placés dans les ordinateurs quantiquesordinateurs quantiques.

    Cette seconde révolution se base notamment sur le phénomène d'intrication quantiqueintrication quantique et les découvertes faites à ce sujet il y a 60 ans au CernCern par John BellJohn Bell. Elle a été magnifiquement illustrée à la fin de l'année 2024 par l'annonce de la performance de la puce quantique de GoogleGoogle.


    L'intrication quantique est l'un des phénomènes les plus fascinants de la physique moderne. Dans les années 1930, elle fut l'objet d'un débat houleux entre deux géants de la physique : Albert Einstein et Niels Bohr. Pour Einstein, l'intrication, qui semble relier comme par magie des particules éloignées, est une aberration de la théorie quantique et la preuve que celle-ci est incomplète. Pour Bohr, l'intrication est bien réelle et nous pousse à accepter l'idée que des objets quantiques séparés peuvent former un tout indivisible. Mais, faute de preuves expérimentales et d'applications scientifiques concrètes, le débat Bohr-Einstein passe inaperçu pendant près de 30 ans... Première partie d'un documentaire consacré à l'histoire de l'intrication quantique. Avec la participation de : Alain Aspect (Laboratoire Charles Fabry de l’Institut d’optique), Sara Ducci (Laboratoire matériaux et phénomènes quantiques), Philippe Grangier (Laboratoire Charles Fabry de l’Institut d’optique), Franck Laloë (Laboratoire Kastler Brossel), Pérola Milman (Laboratoire Matériaux et phénomènes quantiques). © Photons Jumeaux

    Adieu à Peter Higgs et Didier Lauwaert

    Les travaux de John Bell, devenu depuis célèbre, ont été publiés en 1964 alors que le chercheur était en poste au Cern dont on a aussi fêté les 70 ans en 2024. Remarquablement, c'est aussi Louis de BroglieLouis de Broglie qui a joué un rôle important pour sa fondation qui date donc de 1954.

    Tout aussi remarquablement, c'est en 1964 que Peter HiggsPeter Higgs propose l'existence de son fameux bosonboson, Peter Higgs qui nous a malheureusement quittés aussi en 2024 avec un autre prix Nobel de Physique.


    La saga du Cern a commencé il y a 70 ans. Petite introduction. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Cern

    L'année 2024, c'est aussi un prix Nobel en Physique à l'intersection avec le domaine de l'IAIA et l'ouverture à l'internationale d'un concurrent ou plus exactement d'un complément, le prix « ВЫЗОВ » russe.

    2024 a aussi été marqué par des disparitions ou des occasions de se souvenir de disparitions importantes et celle qui a le plus attristé Futura est sans aucun doute le décès de Didier Lauwaert, mais 2024 a aussi été l'occasion de se souvenir du départ de Cécile DeWitt-Morette.