La physique quantique, moteur discret de l’ingénierie moderne

Monsieur Bucella, à partir de quand faut-il vraiment invoquer la physique quantique pour expliquer le monde qui nous entoure ?

Cela dépend du niveau d’explication que l’on souhaite atteindre. On peut décrire beaucoup de phénomènes avec la physique classique, comme Newton l’a fait avec succès. Mais si l’on cherche une explication plus fondamentale, la quantique devient incontournable. Par exemple, si nous ne nous enfonçons pas dans une chaise, ce n’est pas seulement une question d’action et réaction, mais aussi de principe d’exclusion quantique entre les électrons.

Quel exemple du quotidien illustre le mieux cette « quantique invisible » ?

La tasse de café est un exemple parfait. Selon la physique classique, un corps chaud devrait rayonner à toutes les fréquences, y compris l’ultraviolet ou les rayons X. En réalité, une tasse de café ne nous irradie pas, car elle n’a pas l’énergie nécessaire pour produire ces photons. La quantification de l’énergie, introduite par Planck, explique pourquoi nous pouvons boire notre café sans danger.

Vous évoquez souvent une frontière entre physique classique et quantique. Pourquoi est-elle si déroutante ?

Parce que la physique quantique remet en question notre conception de la réalité. Elle ne décrit pas ce que fait une particule entre deux mesures, mais seulement les probabilités de détection. Cette vision probabiliste est en rupture totale avec notre intuition issue du monde macroscopique, où les trajectoires semblent bien définies.

Vous touchez un public très large. Qu’est-ce qui est le plus difficile dans la vulgarisation de la quantique ?

La difficulté est de rester rigoureux sans noyer le public sous les mathématiques. Pour chaque conférence, je refais les calculs moi-même, parfois plusieurs fois, avant de les retirer du discours. La vulgarisation sincère repose sur une compréhension profonde : on peut simplifier, mais pas inventer.

Quelles applications concrètes de la quantique façonnent déjà notre industrie ?

Le laser et le transistor sont deux exemples majeurs. Le laser repose sur une propriété purement quantique des photons, tandis que les transistors sont à la base de toute l’électronique moderne. Sans eux, il n’y aurait ni ordinateurs ni télécommunications.

On parle beaucoup de « révolution quantique », notamment à propos des ordinateurs quantiques. Que faut-il tempérer aujourd’hui dans ce discours ?

La véritable révolution quantique a eu lieu il y a plus d’un siècle, entre 1900 et 1930, lorsque la physique quantique a été formalisée. Aujourd’hui, le terme est largement repris dans le discours médiatique pour désigner les ordinateurs quantiques, mais souvent de manière imprécise.

Quels sont alors les principaux obstacles technologiques à un véritable ordinateur quantique opérationnel ?

Le défi majeur réside dans la stabilité des qubits. Les systèmes quantiques sont extrêmement sensibles à leur environnement. Dès qu’un qubit interagit, même très légèrement, avec ce dernier, il subit un phénomène appelé décohérence : l’état quantique se dégrade et perd ses propriétés spécifiques.

Pour limiter cet effet, les dispositifs actuels nécessitent des conditions extrêmes, comme des températures proches du zéro absolu ou des environnements électromagnétiques très contrôlés. Ces contraintes rendent toute application industrielle à large échelle encore très lointaine.

Une percée soudaine reste-t-elle néanmoins possible ?

L’histoire des sciences montre que des ruptures peuvent survenir de manière inattendue. Une avancée majeure dans la maîtrise de la décohérence ou dans l’architecture des qubits pourrait, en théorie, changer la donne. Une telle percée aurait des conséquences considérables, notamment en matière de sécurité informatique, puisque certains algorithmes quantiques permettraient de casser des systèmes de cryptographie aujourd’hui largement utilisés. Mais à ce stade, nous en sommes encore très loin. Imaginer un ordinateur quantique accessible, voire personnel, relève davantage de la spéculation que d’un horizon technologique proche.

Dans vingt ans, la quantique aura-t-elle transformé notre quotidien ?

La vraie question est de savoir si la quantique est la description ultime de la réalité. Mon intuition est que non. L’histoire de la physique montre que chaque théorie, aussi puissante soit-elle, finit par être dépassée. J’espère simplement être encore là pour voir apparaître la suivante.