Expérience de Schrödinger : Chat es-tu là ?

Il y a une expérience de pensée, l’expérience de Schrödinger ou paradoxe de Schrödinger qui représente un concept important de la physique quantique : la superposition quantique. Cette expérience explique qu’un chat puisse être considéré comme mort et vivant en même temps.

Dans l’expérience de pensée de Schrödinger, il y a un chat dans une boîte que nous ne pouvons pas voir. Dans cette même boîte, il y a un système qui a une chance sur deux de libérer un poison. Le chat a donc une chance sur deux de mourir. S’il meurt, il sera impossible de le savoir pour les personnes extérieures. Le chat est dans une superposition d’état quantique car nous n’avons aucune information sur lui, nous ne savons pas s’il est mort ou vivant. Une superposition d’état quantique est une situation où une particule est dans plusieurs états. Cette superposition s’arrête si la boîte est ouverte car son état sera déterminé.

Évidemment, le chat ne peut pas avoir de superposition quantique car il n’appartient pas à la physique quantique mais à la physique classique. Le chat représente les particules qui appartiennent à la physique quantique. Ces particules sont les photons, les électrons, les protons et les neutrons mais aussi des particules moins connues comme les neutrinos, les quarks, les mésons et les bosons de Higgs, W et Z.

Cette expérience représente aussi la superposition quantique, un des concepts quantiques comme la dualité onde-particule ou la téléportation quantique. En effet, les particules peuvent être dans plusieurs états. Les électrons par exemple, sont des corpuscules mais ils peuvent se comporter comme une onde selon le type d’expérience à laquelle on la soumet (voir travaux d’Alain Aspect de 1981). Dans l’expérience des fentes de Young, on peut voir que les électrons font des interférences si les deux fentes sont ouvertes mais font des tâches normales si seulement une fente est ouverte.

Une autre particularité de la superposition quantique est qu’on ne peut pas savoir précisément où est une particule car dès que de l’énergie lui est transmise pour savoir où elle est, la particule s’en sert pour partir. C’est pourquoi on utilise les probabilités pour savoir où se trouve une particule.

Donc la superposition quantique fait qu’une particule puisse être dans plusieurs états comme les électrons qui peuvent des ondes mais qui sont des corpuscules. C’est représenté par par l’expérience de pensée de Schrödinger.