Explorer les fondements quantiques

Depuis la naissance de la physique quantique dans les années 1920, la question de savoir ce qu’elle dit vraiment sur le tissu de la réalité tracasse certains des plus grands penseurs de la physique et de la philosophie. Cette interrogation profonde sur les fondements de la physique quantique subsiste avec tout autant d’acuité encore aujourd’hui.

Partout où l’on utilise la physique quantique, le manque de clarté à propos de ses fondements conceptuels et de ses innovations par rapport à la physique classique peut nuire sensiblement au progrès. Par conséquent, une meilleure compréhension de la physique quantique pourrait avoir des effets majeurs dans tous les domaines de la physique moderne.

Un thème récurrent des fondements quantiques est l’interaction entre les aspects opérationnels d’une théorie (ce que l’on peut observer au cours d’une expérience) et ses aspects ontologiques (ce qui est réel). La plupart des travaux effectués sur les fondements quantiques se situent dans l’un des 3 sous-domaines suivants :

• recherche de nouveaux effets en physique quantique;
• étude de questions conceptuelles en physique quantique et interprétations de la physique quantique;
• recherche d’une meilleure compréhension de la structure (tant mathématique que conceptuelle) de la physique quantique, afin de trouver une manière de reconstruire la théorie à partir d’axiomes plus fondamentaux, et dans le but d’aller au-delà de la physique quantique.

Le domaine de l’information quantique est issu des fondements quantiques et a lui-même mené à de nouvelles manières intéressantes d’aborder des questions fondamentales. Les 2 domaines demeurent encore à ce jour intimement liés.

Les techniques conceptuelles et mathématiques des fondements quantiques sont en outre mûres pour des applications dans d’autres domaines de la physique. À titre d’exemple, étant donné que l’univers primitif pourrait être décrit comme un système quantique, les questions des fondements quantiques deviennent importantes en cosmologie quantique. De plus, une meilleure connaissance des fondements quantiques pourrait nous aider à résoudre l’un des plus grands problèmes de la physique quantique : comment y intégrer la gravité pour en arriver à une théorie de la gravitation quantique.