Année de la physique quantique : qu’en retient-on ?

L’Année internationale des sciences et technologies quantiques vient de se terminer. Peux-tu nous expliquer en quoi elle consiste ?

Valentin Delmonte – 2025 était en effet l’Année internationale des sciences et technologies quantiques ! Il s’agit d’un évènement lancé par l’ONU et l’Unesco pour mettre en avant les avancées récentes dans ce domaine, à l’occasion des cent ans de la mécanique quantique. L’objectif était de créer des temps d’échanges entre les chercheurs, les institutions et le grand public. 

Côté Palais de la découverte, on en a profité pour poser un cadre autour de cette science à travers des contenus, des exposés et des temps forts dédiés. On voulait montrer que derrière le mot « quantique », il y a avant tout des phénomènes bien définis et des cadres théoriques construits. 

Comment la quantique est-elle perçue de prime abord ? 

V.D. – Très souvent, la quantique est associée à quelque chose de mystérieux, presque magique. Beaucoup de visiteurs évoquent spontanément l’ordinateur quantique ou des idées floues d’univers parallèles. On sent une fascination, mais aussi une forme de distance : c’est perçu comme une science très éloignée du quotidien, une science difficile à saisir.

Souvent, quand on parle de physique quantique à la télévision ou à la radio, ce sont juste des exploits ou des reportages de quelques minutes. Il n’y a que très peu de temps pour essayer de développer ce que c’est, de donner à voir le fonctionnement de machines ou des avancées de start-up. On se dit que c’est intéressant, puis on passe vite à autre chose… Notre premier travail, c’est de ramener ces représentations autour de questions scientifiques précises. Par exemple, comprendre que la probabilité est au cœur de cette physique, c’est déjà un pas énorme !

Vous avez donc ouvert la discussion avec le public aux Étincelles du Palais de la découverte. Qu'y avez-vous appris ? 

V.D. – Aux Étincelles, nous avons organisé un week-end quantique pour présenter des exposés et des ateliers. Il y a eu beaucoup de monde, ce qui montre l’intérêt du public sur ces sujets-là ! Les gens s’interrogent, posent des questions, essayent d’intégrer certains concepts malgré la complexité des notions : on constate une vraie volonté de comprendre ce que c’est et à quoi ça peut servir. Les expériences et démonstrations proposées pendant le week-end jouent donc un rôle central.

Nous avions un exposé sur les bases de la physique quantique, un autre qui traitait de l’informatique quantique, et même un jeu de société basé sur ces phénomènes ! Grâce à ces échanges, on voit des moments de déclic, notamment quand les visiteurs acceptent de lâcher une vision un peu rigide du monde physique.

Le Blob a publié une enquête sur l’ordinateur quantique. Peux-tu nous éclairer sur ce sujet qui cristallise beaucoup d’interrogations ?  

V.D. – C’est vrai que l’ordinateur quantique concentre beaucoup de promesses, parfois fantasmées. En fait, un ordinateur quantique est une machine qui fonctionne très différemment d’un ordinateur classique. Au lieu d’utiliser les bits, l’unité habituelle utilisée dans un système d’énumération et qui valent soit 0, soit 1, il exploite ce que l’on appelle les qubits. Ces derniers sont capables d’explorer plusieurs possibilités à la fois grâce à un phénomène appelé superposition. Ils permettent à un appareil de traiter beaucoup d’informations en parallèle, sur un mode probabiliste.

Concrètement, à quoi ressemble et à quoi sert un ordinateur quantique ?

V.D. – L’objectif principal d’un ordinateur quantique est de réaliser des calculs très spécifiques, qui pourraient déboucher sur des usages liés à la médecine, à la sécurité ou encore aux prévisions météorologiques. Il s’agit aujourd’hui de machines très imposantes qui nécessitent d’être refroidies à des températures extrêmement basses (de l’ordre de -270°C) pour que ces qubits puissent rester stables dans des états fragiles. Ce que montre bien l’enquête du Blob, c’est qu’on est encore loin d’un outil révolutionnaire. L’article met en lumière les recherches en cours, avec leurs avancées, mais aussi leurs limites.

Peux-tu nous parler également de l’article de la revue Découverte sur la physique quantique ?  

V.D. – Dans le numéro 445 de la revue, l’article de Kamil Fadel, responsable de projets de médiation en histoire des sciences au Palais de la découverte, retrace le trajet historique de la physique quantique depuis la théorie des quantas à la mécanique ondulatoire, en passant par la superposition, la non-localité ou l’intrication… On y retrouve des termes parfois abstraits ou déroutants, mais qui s’inscrivent dans une construction scientifique progressive.  

Ce qui me semble intéressant, c’est de montrer au grand public que tous ces mots un peu barbares ne sont pas tombés du ciel. Ils viennent de cette physique-là, et c’est comme ça qu’elle s’est construite. Le texte insiste aussi sur un point central de la physique quantique : l’incertitude. En quantique, on ne mesure pas que des probabilités. On ne peut jamais prédire le résultat d’une expérience unique, seulement ce qui se passera en moyenne si on la répète. 

Dans le podcast du Palais de la découverte Sciences lues, un épisode de la dernière saison est consacré à l’essai Qu’est-ce que la vie ? de Schrödinger. Pourquoi ce choix ? 

V.D. – Dans le livre sélectionné par Mélanie Vennin, médiatrice en physique au Palais, le physicien et théoricien Schrödinger montre que la quantique ne se limite pas seulement aux technologies. Il théorise qu’en réalité, c’est une science qui interroge aussi le vivant. Il explore l’idée que certains phénomènes quantiques pourraient jouer un rôle dans l’apparition de mutations du génome, c’est-à-dire l’ensemble du matériel génétique d’un organisme. Une hypothèse prudente à l’époque, mais qui a par la suite ouvert des pistes de réflexions durables. On s’est ensuite rendu compte que des effets quantiques pouvaient aider à comprendre comment des agencements moléculaires pourtant stables peuvent se modifier.

Ce texte, publié en 1944, replace la physique quantique dans une histoire longue des sciences. Il rappelle que ces questions ont été pensées avant les applications contemporaines. Ça permet d’assimiler que la quantique amène aussi à des réflexions sur le monde naturel, notamment pour des disciplines comme la chimie ou la biologie. 

Au fond, après cette année, que nous dit la physique quantique de notre manière d’appréhender le monde ? 

V.D. – En somme, la quantique nous rappelle que le réel ne se conforme pas toujours à notre intuition. Cette physique oblige à composer avec l’incertitude, la probabilité et des notions parfois contre-intuitives, sans renoncer à l’exigence scientifique.  

Si elle vous intrigue, je vous conseille d'aller chercher aux limites, dans les coins étranges… parce que c'est effectivement là qu’elle se loge ! C’est une science qui invite à revoir nos cadres de pensée hérités de la physique classique. C’est peut-être ça, la grande leçon de l’Année internationale des sciences et technologies quantiques : dresser un bilan en créant du lien entre chercheurs et grand public, pour démystifier ce domaine qui doit s’ouvrir et s’expliquer au monde. À la fin, on n’aura peut-être pas tout compris à la physique quantique, mais on saura d’où ça vient… et où ça va !

Pour aller plus loin

Notre médiateur Valentin Delmonte vous recommande une sélection de ressources pour découvrir et approfondir la physique quantique.

À lire : 

• Le bal des photons, par Anton Zeilinger, éditions Flammarion
• Si Einstein avait su, par Alain Aspect, éditions Odile Jacob
• 50 clés pour comprendre la physique quantique, par Joanne Baker, éditions Dunod
• Bienvenue dans la nouvelle révolution quantique, par Julien Bobroff, éditions Flammarion
• La bible de la physique quantique, par Brian Clegg, éditions Guy Trédaniel 
  Tous les ouvrages sont disponibles à la Bibliothèque de la Cité des sciences et de l'industrie

À écouter, à voir :

• L'ordinateur quantique français enfin prêt ? (enquête et vidéo) - Le Blob
• Erwin Schrödinger - Qu'est-ce que la vie ? - Sciences Lues, un podcast du Palais de la découverte
• Physique quantique : des surprises en perspective - Julien Bobroff
• Les mystères de la physique quantique - Arte
• L'(autre) expérience fondatrice de la mécanique quantique - ScienceÉtonnante

Photo de Une © Science Photo Library / D. Parker