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Discussion: la mecanique quantique

          
  1. #1
    Confirmé
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    Arrow la mecanique quantique

    la mecaniaque quantique je sais mm pas si ca s'ecrit kom ca lolll mais l'important c que je ve savoir ce que ve dire vraiment et esque la mecanique quantique a une liaison avec la relativite je sais qu'il faut des scientifique pour bien expliquer ca mais bon je trouve qu'ily'a bcp de membres qui sont brillant

    tt ce que je sais c que la mecanique quantique a une liaison avec l'univers et que c une definition de tt les mouvement qui se passent dans l'univers je sais pas si c vrais ou non ??

  2. #2
    L'Architecte
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    Weld Ariana
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    Bonjour RIVAL, trés bon sujet ... tu m'a poussé a faire des recherches sur ce sujet car moi aussi je me demandais ennormément de questions sur la physique et la mecanique quantique,


    bon d'aprés ma référence [url="http://www.cybersciences.com/"]http://www.cybersciences.com[/url] voici ce quz j'ai trouvé : (c 1 peu long mais c interessant)

    La mécanique quantique est la théorie qui décrit le monde microscopique des atomes et des particules. Développée au début du XXe siècle, cette théorie a grandement remis en question la physique classique, héritage d'Isaac Newton et de Galilée. Pendant longtemps on a cru que le fonctionnement du monde atomique, inaccessible directement à nos sens, était similaire à celui du monde macroscopique, celui de la vie de tous les jours. On croyait, par exemple, que l'atome ressemblait à un système solaire miniature, les électrons jouant le rôle de planètes autour du noyau de l'atome. Mais il n'en est rien. Qu'est-ce qu'un électron? Voilà bien le problème : il est extrêmement difficile de donner une explication simple car, selon les principes de la mécanique quantique, la nature d'un électron (tout comme celle d'un proton, d'un neutron ou de toute autre particule) ne correspond à aucune image familière de la vie de tous les jours.

    Voici brièvement six caractéristiques fondamentales de la physique quantique. Certaines sont très déroutantes et sans équivalents dans la vie courante.

    [b]1. La dualité onde-corpuscule:[/b] Une particule subatomique peut se comporter à la fois comme une onde (l'équivalent d'une vague) et un corpuscule (l'équivalent d'un petit caillou). En fait, elle n'est ni l'un ni l'autre : c'est une entité beaucoup plus abstraite qui, selon les situations, donne l'impression de se comporter soit comme une onde, soit comme un corpuscule. La même chose s'applique pour la lumière. (On appelle les particules de la lumière des photons).

    [b]2. L'indéterminisme :[/b] Contrairement à la physique classique, la mécanique quantique n'est pas déterministe, c'est-à-dire que les mêmes causes ne produisent pas nécessairement les mêmes effets. Dans des conditions initiales identiques, le choix entre les différents effets se fait au hasard. Mais attention : ce n'est pas un hasard superficiel dû à notre ignorance de certains paramètres - comme lorsqu'on joue à pile ou face, par exemple, où le hasard n'est qu'apparent puisqu'on ne connaît pas exactement la position initiale de la pièce, la force du coup de pouce, etc. Au contraire, le hasard quantique est authentique et irréductible; c'est une loi fondamentale. Ainsi, contrairement à l'image classique de la physique de Newton, l'univers n'est pas réglé comme un gigantesque mécanisme d'horlogerie.

    [b]3. Le principe d'incertitude de Heisenberg: [/b]On ne peut pas connaître précisément à la fois la position et la vitesse d'une particule. En fait, ce principe va beaucoup plus loin: en général, une particule ne possède pas de position et de vitesse bien définies. N'étant pas l'équivalent d'une minuscule bille, une particule ne se déplace pas en suivant une trajectoire ordinaire et elle n'a donc pas simultanément de positions et de vitesse précises. Tirées de la vie courante, les concepts de position et de vitesse sont des notions classiques qui perdent leur sens dans le monde quantique.

    [b]4. Le principe de superposition:[/b] Une particule peut être à deux endroits en même temps. On dit que la particule est dans un état superposé: à la fois ici et là-bas. Cette caractéristique est celle qui conduit aux effets quantiques les plus déroutants: l'interférence des particules de matière et la non-localité.

    [b]5. La non-localité:[/b] Dans certaines situations, l'observation d'une particule à un endroit peut influencer instantanément l'état d'une autre particule à un autre endroit, aussi lointain qu'on le veut du premier. Par conséquent, «quelque chose» peut circuler plus rapidement que la vitesse de la lumière. Ce «quelque chose» est cependant non matériel et non énergétique. De plus, et cela est fondamental, il ne peut pas être contrôlé et servir à communiquer un message. Malgré les apparences, cette influence instantanée quantique ne va pas à l'encontre de la relativité d'Einstein qui demande, non pas que rien ne puisse voyager plus vite que la lumière, mais uniquement que aucune forme de matière, d'énergie ou de communication ne puisse le faire. (Il n'y a donc pas de paradoxe en jeu même si, historiquement, certains ont cru en voir un, d'où le nom de «Paradoxe Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)» souvent attribué à ce phénomène.) Cette influence instantanée est à la base de ce qu'on appelle la «téléportation quantique».

    [b]6. Le problème de la mesure :[/b] Dans la physique classique, l'observateur est «neutre» : lorsqu'il mesure les paramètres d'un système, on considère qu'il ne change pas le comportement de ce système. Dans le monde quantique, ce n'est pas le cas : une particule se comporte de manière fondamentalement différente selon qu'elle évolue librement ou qu'elle interagit avec un appareil de mesure. La «fonction d'onde» est le terme technique utilisé pour décrire l'état quantique d'une particule, c'est-à-dire le fait qu'elle n'est pas «localisée» comme un corpuscule mais plutôt «étendue» dans l'espace comme une onde. Durant une expérience d'interférence, par exemple, avant qu'on tente de la mesurer, une particule se trouve dans cet état «étendu» (ou état de superposition) et elle peut alors passer par deux chemins complètement distincts en même temps. Par contre, dès qu'on effectue une mesure (en déterminant sa position sur un écran de télévision par exemple), la fonction d'onde «s'effondre» en seul point : un pixel s'illumine sur l'écran cathodique et la particule devient localisée. C'est à ce moment que le facteur hasard entre en jeu puisque le choix du lieu de l'effondrement de la fonction d'onde se fait aléatoirement (suivant certaines probabilités déterminées par le contexte expérimental); on ne peut pas prédire où la fonction d'onde va s'effondrer. Cependant, ce passage d'un état superposé à un état localisé déclenché par l'acte de mesurer n'est pas encore bien compris...
    j'espere que ça t'a répondu a tes questions...

  3. #3
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    c tres interressent
    c tres compliquer aussi bcp de mots scientifque
    c pour ca alors que tt les grand scientifique sont un pe disjoncte loool

  4. #4
    The Physicist
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    Bravo eknows vraiment t'as bien résumé l'essentiel des grandes idées de la mécanique quantique, qui reste un domaine de la physique gouverné par des approches, jusqu'à aujourd'hui loin de la compréhension, surtout que la mécanique quantique demande un niveau trés fort en algèbre.
    Mais l'école de copenhague formé par niels bohr et aage niel bohr (fils de bohr) qui sont les deux pionniers de la mécanique quantique de l'école de copenhague, aussi les travaux de Paul Dirac surtout que c lui qui est le principal auteur de l'écriture mathématique de la mécanique quantique.
    Ici je voulais plutot parler des applications de la mécanique quantique parceque le domaine lui même reste inaccessible à mon avis à la plupart des users car j'en doute fort qu'il y a des doctorant en physique qui sont sur marhba mais il y a surement des curieux qui veulent trouver des réponses à des questions qui se sont posés plusieurs fois
    Pour l'application je vais vous parlé d'un truc impressionnant qui résulte d'une application de la mécanique quantique c'est la quantification de l'information :L'idée est trés simple et vient de 2 principe de la mécanique plutot "ondulatoire":
    *principe d'incertitude
    *dualité onde-corpuscule.
    Le photon possède une polarisation (résultat driect des équations de maxwell et des travaux d'einstein, planck et de broglie), si on associe à la polarisation du champ électrique du photons une information on peut faire passer des informations sous formes d'ondes électromagnétiques (je rapelle que la lumière est ue onde électromagnétique), et si on veut manipluer un photon pour voler l'information qu'il transmet (ce qui immpossible avec le principe d'incertitude) on va lui faire perdre l'information qu'il a .
    J'éspère que j'étais clair et j'attends vos questions.

  5. #5
    L'Architecte
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    Merci pour l'explication JACKLUI c trés interessant ....


    je vous montre a présent l'ordinateur quantique (l'ordinateur du futur) puisque c le theme - et je trouve ke c trés interessant

    [b]<H1>INTRODUCTION[/b]

    Le concept d'information quantique est un nouveau champ de recherche dont l'objectif est de tirer partie des possibilités offertes par la mécanique quantique pour traiter l'information d'une manière plus efficace. Les deux composantes principales en sont d'une part la cryptographie quantique, qui apporte une sécurité accrue par rapport aux systèmes de cryptographie classique, et d'autre part le calcul quantique, pour lequel de nouveaux algorithmes basés sur les principes de la mécanique quantique permettent de diminuer radicalement les temps de calcul nécessaires pour résoudre certains problèmes.

    Ces deux composantes sont en fait étroitement liées du fait que la confidentialité des systèmes de cryptographie à clé publique utilisés actuellement repose sur la difficulté algorithmique supposée de certains problèmes. Un ordinateur quantique pourrait justement arriver a factoriser des grands nombres en un temps exponentiellement plu court; d'ou la nécessité de développer d'autres méthodes de cryptographie, résistantes a une attaque quantique, et l'intérêt grandissant suscité par l'ordinateur quantique.

    Cette question de la décomposition rapide en facteurs premiers est emblématique. L'algorithme proposé par Peter Shor en 1994 a transformé le champ d'activité discret d'un petit nombre de pionnier du calcul quantique des années 1980, en une discipline à la croissance exponentielle dans la période récente. Même les plus pessimistes sur la possibilité de voir un jour se réaliser "ce doux rêve de théoriciens" s'accordent pour en attendre quelques très beaux résultats, tant au niveau fondamental qu'à celui de applications. Les plus optimistes s'emploient quant à eux à suggérer de nouvelles solutions pour contourner les obstacles. De cette "soupe" émerge un champ pluridisciplinaire qui ouvre les portes à des découvertes toujours plus importantes; a des approximations toujours plus fines alors que des enjeux économiques réels, ne serait-ce qu'en cryptanalyse, finissant de combler d’espoirs les plus optimistes.

    </H1>[b]1. Nécessité de l'ordinateur quantique[/b]

    [b]1.1. Limites de l'ordinateur classique[/b]

    L’ordinateur dit classique ne comprend que deux états: l’état haut et l’état bas. Pour des applications conventionnelles ce modèle est une solution qui apporte à l’heure actuelle un résultat dans un temps acceptable. Mais dans des domaines tel que la cryptographie, domaine sensible de surcroît, avec la décomposition en facteurs premiers ou pour les applications actuelles et futures qui nécessitent des calculs en parallèles il montre ses limites au niveau du temps de réponse qui est de l’ordre, selon les algorithmes utilisés et le taille des nombres à manipuler, plusieurs centaines voire milliers d’années. On comprend aisément les besoins de puissances de calculs pour les chercheurs qui sont frustrés de ne pas pouvoir finaliser leurs recherches. De plus les limites de gravures du silicium commencent à se rapprocher pour la réalisation de circuit classique. L’ordinateur quantique apparaît comme la réponse a ces attentes.

    [b]1.2. Avantages de l'ordinateur quantique[/b]

    Le calcul quantique est une thématique naissante qui se situe à la frontière entre la théorie de l'information classique, les sciences de l'informatique et la mécanique quantique. Cet intérêt récent a pour origine la découverte d'algorithmes quantiques extrêmement puissants. En effet certaines opérations, telles que la factorisation des grands nombres, sont exponentiellement plus rapides par le calcul quantique que par le calcul utilisant une logique classique .Le concept de base pour cette informatique quantique est le "bit" quantique qui correspond à un système à 2 niveaux, correspondant aux états 0 et 1. Cependant, à la différence du bit classique, le bit quantique peut également être une superposition des 2 états fondamentaux 0 et 1. La manipulation expérimentale de systèmes comprenant jusqu'à 4 q-bits a déjà été réalisé en utilisant des atomes dans une cavité possédant un fort facteur de qualité ou en utilisant la résonance magnétique nucléaire. Cependant sa réalisation expérimentale constitue un défi pour les sciences fondamentales car aucun système physique ne remplit, aujourd'hui, toutes les conditions requises: long temps de décohérence, intégrabilité, reproductibilité des circuits,...

    Parmi les systèmes expérimentaux envisagés, les circuits quantiques à base de nano jonctions Josephson supraconductrices sont prédits comme des candidats potentiels Nous commençons l'étude de ces circuits afin de caractériser leur dynamique quantique et leur décohérence, de développer des méthodes impulsionnelles pour les manipuler et de mettre au point des techniques de mesures.

    [b]1.3. Domaines d'application[/b]

    Les domaines d’applications sont vastes et parfois insoupçonnés. A l’état actuelles des choses les applications les plus évidentes sont en cryptologie en décomposition en réduction quadrique ou polynomial. Un exemple des chercheurs du MIT ont testé avec succès J'algorithme de Grover qui permet de trouver rapidement parmi plusieurs pro­positions la seule qui convient. Comme si au bonneteau, on sou­levait tous les verres simultané­ment pour découvrir sous lequel se cache la balle. Un algorithme idéal pour inventer de nouveaux moteurs de recherche. Mieux encore un prototype d’ordinateur quantique a effectuer la toute première décomposition.15 = 3 × 5. Le calcul peut paraître enfantin, mais il est célébré par la revue Nature datée 20-27 décembre 2001, car il a été réalisé par un embryon d'ordinateur quantique. Et il suggère que cette machine pourrait, un jour, connaître des applications pratiques. Cette première opération, la décomposition d'un nombre en facteurs premiers, est essentielle en cryptanalyse, une discipline qui consiste à découvrir les clefs de chiffrement des messages codés. Ces clefs sont en effet souvent composées à partir de la multiplication entre eux de nombres premiers, divisibles uniquement par 1 et par eux-mêmes, comme 3 et 5. Car, s'il est facile de créer des clefs de cette manière, la décomposition du nombre ainsi obtenu en ses facteurs premiers est si ardue qu'elle peut demander plusieurs centaines d'années aux ordinateurs actuels. Le temps de calcul croît en effet de façon exponentielle avec la taille des clefs.
    Source : [url="http://www.supinfo-projects.com/"]http://www.supinfo-projects.com[/url]

  6. #6
    L'Architecte
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    suite ....


    [b]Conception et réalisation de l’ordinateur quantique[/b]

    [b]1° Théorie de l’ordinateur quantique[/b]

    Ses contours théoriques, pourtant, sont parfaitement clairs, nets et précis. Un ordinateur, qu'il soit classique ou quantique, ne fait que manipuler des bits, systèmes physiques pouvant se mettre dans deux états distincts et représentant les valeurs logiques «oui» ou «non», 0 ou 1. Mais, alors que le bit informatique classique (celui de nos ordinateurs) est égal soit à 0, soit à 1, le bit quantique (ou "q-bits" ) peut être dans les deux états à la fois! Par exemple, il peut valoir 0 avec une probabilité de 13 % et 1 avec une probabilité de 87%.

    Les ordinateurs quantiques, où les 0 et les 1 (bits) figurés par les portes logiques des transistors sont remplacés par l'information portée par l'orientation du champ magnétique de simples atomes (q-bits, pour bits quantiques), offrent, en théorie, une puissance de calcul en parallèle incommensurable.

    En 1994, Peter Shor, des laboratoires AT & T, avait imaginé un algorithme mettant à profit cette propriété pour factoriser de très grands nombres dans un temps « polynomial », ce qui signifie, en langage mathématique, que l'accroissement de la taille des clefs de cryptage ne serait plus un obstacle insurmontable.

    Toute l'étrangeté du monde de l'infiniment petit est là : un atome peut "tourner" simultanément dans les deux sens, un électron peut être présent sur deux niveaux d'énergie, et un photon, polarisé dans deux directions... De la même façon, alors qu'un système informatique classique à deux bits ne peut se mettre que dans l'un des quatre états distincts (00), (01), (10) ou (11), un système à deux q-bits peut prendre ces quatre états en même temps, chacun étant associé à une certaine probabilité. Un système à trois q-bits est donc une superposition de huit états. Et un système à cinq cents q-bits, de 2500 états... Ce système a alors plus de configurations qu'il n'y a d'atomes dans tout l'Univers! Une modification d'un q-bit affecte les 2500 états du système à la fois. Ce parallélisme massif n'a pas d'équivalent dans le monde classique. Il pourrait permettre d'effectuer des opérations qu'aucun ordinateur classique n'aura jamais la puissance de faire, même en le laissant calculer pendant des siècles.

    [b]2° Ordinateur quantique: rêves ou réalité[/b]

    Cette machine abstraite est en effet affligée de deux défauts majeurs. Tout d'abord, le résultat final n'étant déterminé que par des lois de probabilité, un calcul peut, à priori, donner n'importe quel résultat. Il faut donc inventer des algorithmes qui permettent d'augmenter fortement la probabilité que le système "décohére" dans l’état correspondant à la bonne réponse. Un vrai défi pour les théoriciens. Ensuite, lors du calcul, le système doit éviter le moindre contact avec le monde extérieur, puisque celui-ci en romprait inévitablement l'équilibre. L'ordinateur quantique est donc la machine la plus fragile qu'on puisse imaginer! Cette fois, le défi concerne les expérimentateurs. Tant que les questions de son utilité et de sa construction n'auront pas été résolues, l'ordinateur quantique restera fantomatique... Les dernières recherches lui permettront-elles de se matérialiser.

    [b]3° Quelques modèles avancés[/b]

    Deux équipes américaines, celle du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et celle du laboratoire national de Los Alamos (Californie) se sont associées pour réaliser un prototype d'ordinateur quantique. A première vue, ce dernier ne réalise aucune opération exceptionnelle : quelques additions, des reproductions d'opérateurs logiques ET, OU, NON... Des calculs qu'une simple calculatrice de poche pourrait effectuer. Mais la méthode est révolutionnaire. Leur prototype n'est pas une boîte grise, avec un écran, un clavier et une souris. Non, c'est un tube à essai. Quelques gouttes d'un liquide de teinte marron, des molécules de 2,3-dibro­mothiophène, toutes identiques, composées d'atomes de carbone, d'hydrogène, de soufre et de brome. Ces molécules sont l'équivalent de nos processeurs. Ce sont elles qui exécutent les calculs. L'orientation des noyaux des atomes d'hydrogène, que l'on peut faire varier à l'aide d'ondes radio dont on module la fréquence et la durée, peut se traduire en autant de 0 et de 1, indispensables à la programmation de tout ordinateur. Les chercheurs du MIT encore ont testé avec succès l'algorithme de Grover qui permet de trouver rapidement parmi plusieurs propositions la seule qui convient. Des scientifiques californiens du centre de Recherche Almaden d'IBM et de l'Université de Stanford on réussi la mise en facteur du nombre 15 par l'algorithme de Peter Shor - à l'aide d'un ordinateur quantique. L’expérience des chercheurs du SPEC a porté sur un bit quantique constitué d’une boucle de métal supraconducteur (aluminium) interrompue par des jonctions tunnel (ou jonctions Josephson). Ce circuit, baptisé « Quantronium », est à ce jour le q-bits électronique le plus performant. L’avantage du Quantronium est d’être bien découplé du circuit extérieur, tout en restant connecté et donc mesurable à tout moment. Grâce à ce découplage, le temps de cohérence est suffisamment long pour permettre des expériences qui n’avaient jamais été réalisées sur un circuit électronique. L’état quantique du Quantronium a ainsi été piloté par des séquences d’impulsions radiofréquence, comme peut l’être celui d’un atome par des impulsions laser. Plusieurs expériences classiques pour des atomes ont été ainsi effectuées sur le Quantronium. Elles ont démontré son caractère quantique sans ambiguïté, et le temps de cohérence quantique a été déterminé. Ce temps est déjà assez long pour envisager la fabrication de circuits comportant plusieurs bits quantiques couplés sur une même puce, et de réaliser ainsi des portes logiques quantiques.


  7. #7
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    quel est le role de mécanique quantique dans la cryptographie quantique

  8. #8
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    Voila ce que je sais sur la cryptographie quantique... Tout d abords il existe deux types de chyptographie la quantique et la cryptographie chaotique. La première résout de manière radicale le problème de la confidentialité puisque par principe, elle offre une clé incassable (lié au principe d’incertitude d’Heisenberg), mais son débit est très limité (de l’ordre de quelques dizaines de kbits/s) et son coût de mise en ½uvre reste très élevé. La cryptographie par chaos, quant à elle, a déjà donné la preuve de sa faisabilité et de sa puissance de chiffrage (supérieur à 1 Gbits/s).

    Maintenant le role exacte, il faut vraiment des recherches plus approfondies le sujet etant si vaste
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