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Piste A · Mécanique quantique · Découverte · 20 min

La superposition

Un état quantique peut combiner plusieurs possibilités, avec des poids complexes.

Prérequis : Les fentes d'Young, Nombres complexes

Et, pas ou

Dans l'expérience des fentes, l'électron ne passe ni par la fente de gauche ni par celle de droite au sens classique. Son état est une superposition des deux chemins. Ce n'est pas notre ignorance qui est en cause : une superposition se comporte différemment d'un simple mélange de possibilités, puisqu'elle produit des interférences.

Chaque possibilité reçoit un poids, l'amplitude, qui est un nombre complexe. Les probabilités viennent du carré du module des amplitudes. La phase relative entre amplitudes ne se voit pas directement, mais elle décide de l'endroit où tombent les franges.

Visualisation interactive

Composez un état à partir de deux possibilités. Les barres montrent les probabilités, le cadran montre la phase relative.

|ψ⟩ = 0.866 |a⟩ + e^(i·45°)·0.500 |b⟩
|a⟩
0.750
|b⟩
0.250

La phase φ change l'état mais pas les probabilités dans cette base.

Questions de compréhension

1. Les états (∣a⟩+∣b⟩)/2(|a\rangle+|b\rangle)/\sqrt2 et (∣a⟩−∣b⟩)/2(|a\rangle-|b\rangle)/\sqrt2 sont-ils le même état physique ?
2. D'où viennent les probabilités ?
3. Une superposition est-elle la même chose qu'une ignorance classique ?

Connectez-vous pour enregistrer vos résultats et votre progression.

Au laboratoire : Sphère de Bloch

Exercice appliqué

Normalisez l'état ∣ψ⟩=3∣a⟩+4i∣b⟩|\psi\rangle = 3|a\rangle + 4i|b\rangle et donnez les probabilités.

Tuteur IA

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Pour aller plus loin

Ensuite : La mesure