L’ambition de ce groupe de réflexion est de fédérer une communauté de physiciens, chimistes, mathématiciens et philosophes du site Strasbourgeois, qu’ils soient chercheurs ou étudiants, autour des fondements de la physique quantique.
En effet, depuis sa création au début du XXe siècle, la Physique Quantique suscite des débats sans cesse renaissants sur son interprétation.
Dans le contexte très actuel et très actif des technologies quantiques qui sont aux cœurs des objectifs de notre ITI QMat, il parait donc essentiel d’un point de vue épistémologique de susciter des réflexions sur les idées fondamentales, la genèse et l’ontologie de la Physique Quantique. Celles-ci pourront se créer grâce à des conférences données par des spécialistes de ces questions et seront certainement vecteur de nouvelles recherches interdisciplinaires. Nous sommes également convaincus que ce type de réflexions et de perspectives apporteraient à la formation des étudiants QMat une dimension originale et enrichissante.
C. Genet, P-A. Hervieux et G. Manfredi
Comité scientifique
Nalini Anantharaman
Professeure au Collège de France
Raphael Côte
Institut de Recherche en Mathématique Avancée (IRMA), Professeur à l’Université de Strasbourg
Matthias Dörries
Archives Henri Poincaré (Nancy), Professeur à l’Université de Strasbourg
Benoit Famaey
Observatoire Astronomique de Strasbourg, Directeur de Recherches au CNRS
Jean Farago
Institut Charles Sadron (ICS), Professeur à l’Université de Strasbourg
Cyriaque Genet
Institut de Science et d’Ingénierie Supramoléculaires (ISIS), Directeur de Recherches au CNRS
Paul-Antoine Hervieux
Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), Professeur à l’Université de Strasbourg
Boris Hippolyte
Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC), Professeur à l’Université de Strasbourg
Giovanni Manfredi
Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), Directeur de Recherches au CNRS
Vincent Robert
Laboratoire de Chimie Quantique de Strasbourg, Professeur à l’Université de Strasbourg
Premier symposium
Les Imaginaires en Physique Quantique
Date :
Lundi 5 Février 2024, 14:00-17:00
Lieu:
Institut de Science et d’Ingénierie Supramoléculaires (ISIS), Strasbourg
Description
La physique quantique est basée sur une équation (équation de Schrödinger) qui fait apparaitre l’unité imaginaire i. Mais le résultat de toute mesure physique est naturellement exprimé par un nombre réel. Quel est donc le rôle des nombres imaginaires (et leur extension, les nombres complexes) dans la physique quantique ? Sont-ils simplement un artifice mathématique permettant de simplifier les calculs, ou bien cachent-ils quelque chose de plus subtil ? Plus généralement, quel est le rapport profond entre entités physiques et leur modélisation mathématique ?
Nos deux orateurs, Marc-Olivier RENOU et Frédéric PATRAS, spécialistes en théorie quantique et en mathématique/philosophie, apporteront leurs éclairages respectifs sur ces questions aussi subtiles que passionnantes.
Orateurs
- Marc-Olivier RENOU (INRIA Saclay, Ecole polytechnique)
- Frédéric PATRAS (Université de Nice)
Résumés
Le théorème de Bell et le rôle des nombres complexes dans la théorie de l’information quantique (M.-O. RENOU)
La théorie de l’information quantique présente plusieurs propriétés déroutantes. Elle prédit notamment que l’information véhiculée par les objets quantiques est incompatible avec l’utilisation du « ou » logique (OR). Alors que, selon notre intuition du monde, un chat caché dans une boîte peut être mort ou vivant, selon la mécanique quantique cette affirmation n’est plus valable. Nous avons donc besoin d’un nouveau concept : nous disons qu’un chat quantique peut être mort « et » vivant.
Ce nouveau concept est cependant difficile à accepter : ne pourrait-on pas imaginer une nouvelle théorie remplaçant la théorie de l’information quantique et compatible à nouveau avec notre « ou » logique standard ? En 1964, Bell a prouvé que, dans un certain sens, cette caractéristique déconcertante de la théorie quantique est une nécessité : il n’existe aucune théorie « raisonnable » de l’information (qui remplacerait la théorie quantique de l’information) compatible avec ce « ou » logique.
Je vais d’abord passer en revue ce théorème de Bell et discuter de certaines de ses principales conséquences pour les fondements de la physique et la notion plus philosophique de déterminisme et d’aléatoire. Ensuite, je discuterai des généralisations récentes de ce théorème qui ont été obtenues dans le contexte des réseaux quantiques, où plusieurs observateurs effectuent des mesures indépendantes sur plusieurs états quantiques indépendants. En particulier, je montrerai que la théorie quantique réelle (la théorie obtenue en remplaçant les nombres complexes par des nombres réels dans la théorie de l’information quantique standard) peut être exclue par une expérience de type Bell.
La nature est-elle complexe ? (F. PATRAS)
Articulé autour du rôle des nombres complexes en mécanique quantique, l’exposé abordera divers aspects des problématiques épistémologiques, mathématiques et physiques que ces nombres ont suscité ou nourri au cours de l’histoire : ontologiques (qu’est-ce qu’un nombre, une mesure ?), techniques (peut-on et doit-on éviter l’usage des complexes ?), philosophiques (qu’est-ce que le réel physique, que nous disent les modèles et axiomatisations des théories ?).