Surprenant hasard quantique

Mon but avec cette série de trois articles est double.

D’abord, d’expliquer de façon non-technique mais précise un des aspects surprenants et subtils de la mécanique quantique, à savoir le principe d’incertitude de Heisenberg (1927) et la notion associée d’observables incompatibles. Il s’agit là de découvertes vieilles de presque un siècle mais dont les subtilités et les conséquences font aujourd’hui encore l’objet de recherches actives en mathématiques comme en physique. Pour présenter le principe d’incertitude, ce premier article s’appuie sur une simple analogie. Le deuxième article utilise la notion de qubit et un avatar de la célèbre expérience de Stern-Gerlach pour mettre en évidence quelques conséquences importantes de l’existence d’observables incompatibles.

Mon deuxième objectif est d’illustrer la longue route qui peut séparer la science fondamentale — ici la physique — et certaines de ses applications — ici l’information quantique et plus précisément la cryptographie quantique. Pour cela, le troisième article expliquera comment le dispositif expérimental décrit peut être (et est) utilisé pour permettre à deux correspondants de partager une clé de chiffrement, ce qui leur permet ensuite d’échanger des messages secrets avec une plus grande sécurité que celle permise par n’importe quel système de chiffrement classique existant. C’est ce qu’on appelle la cryptographie quantique.

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