Mécanique Quantique
Physique Quantique
Téléportation Quantique
Faille Quantique
Processeur Quantique
Disque Dure Quantique
Server Quantique
Réseaux Quantique
Cycle Quantique
Cercle Magique = Cercle Quantique
Carré Magique = Carré Magique
Scanner Quantique
Imprimante Quantique
Contrôle Quantique
Habitations=Maisons et Immeubles Quantique
Prisons = Hopital et Maisons de Retraites Quantiques
Bateaux-Avions-Bombardiers-Chars-Voitures=Motos=Camions Quantique
Vaisseaux Quantique
Matière (Solide ou Liquide ou Gaz) Quantique
Téléphones Quantique
Antenne 5 G Quantique
Vêtements Quantique
Panneaux de Signalisations et Poteau et Lampadaire Quantique
Fauteuils Roulants Quantique
Chaises Quantique
Mirroirs Quantique
Tapis Quantique
Objets Quantique
Lunettes Quantique
Temples Quantiques
Pyramides Quantiques
églises-Mosqués-Synagogue Quantiques
Télévisions Quantique
Lit Quantique
Communications Quantiques
Lumières Quantiques
Portes Quantiques
Fenêtres Quantiques
W.C. Quantique
Camions Poubelles et Poubelle Quantiques
Girophares Quantique
Voyages Quantiques
Caméras Quantique
Appareil Photos Quantique
Fréquences Quantique
Sécurités Quantique
Cryptage Quantique
Horloges - Montres
Armes Quantiques De Défences et D'Attaques
I.A.= Intéligence Artificiel Quantique
En physique, quantum (mot latin signifiant « combien » et dont le pluriel s'écrit « quanta1 ») représente la plus petite mesure indivisible, que ce soit celle de l'énergie, de la quantité de mouvement ou de la masse. Cette notion est centrale en théorie des quanta, laquelle a donné naissance à la mécanique quantique.
Description[modifier | modifier le code]
La théorie des quanta ou théorie quantique, affirme que l'énergie rayonnante est discontinue. Les quanta sont alors les quantités minimales, les « grains » composant cette énergie. Leur valeur est h.ν, où :
- h est la constante de Planck,
- ν est la fréquence de l'onde.
Ainsi, on peut déterminer facilement l'énergie contenue dans un photon en multipliant sa fréquence (déduite de sa longueur d'onde puisque sa vitesse est constante) par h.
La valeur de h est faible : 6,626 × 10−34 J s.
Et {\displaystyle {\frac {E}{\nu }}=n\times h}, c'est-à-dire que le quotient {\displaystyle {\frac {E}{\nu }}} est toujours un multiple de h.
Histoire[modifier | modifier le code]
Physique classique[modifier | modifier le code]
En physique classique, on considérait que les passages d'un état à un autre se faisaient de manière continue, ou, pour parler autrement, de manière progressive. Par exemple, des échanges d'énergie ou des modifications de vitesse pouvaient toujours être plus petits, en physique classique, que n'importe quelle valeur. Cela signifie qu'une modification d'état pouvait être d'une quantité infiniment petite; ce paradigme a d'ailleurs historiquement engendré, en mathématique, le calcul infinitésimal.
Ainsi, John Rayleigh énonça en 1900 que la puissance rayonnée par un corps chauffé est proportionnelle à sa température absolue et inversement proportionnelle au carré de la longueur d'onde de la couleur réfléchie, ce qui illustre l'idée d'un changement continu. Cependant, des mesures ont démontré que sa théorie n'était vraie que pour les longueurs d'onde allant de l'infrarouge au vert. À partir du bleu, l'expérience était en contradiction avec ces valeurs théoriques. Paul Ehrenfest appela cette erreur la « catastrophe ultraviolette ».
En effet photoélectrique également, les observations expérimentales entraient en contradiction avec la théorie de la physique. En effet, les valeurs expérimentales d'intervalle de temps nécessaire à ce que les électrons soient éjectés, étaient nettement plus faibles que celles prédites par les calculs de la mécanique classique basée sur une lumière de nature ondulatoire donc de spectre énergétique continu.
Apparition des quanta[modifier | modifier le code]
La théorie des quanta vient bouleverser cette idée de continuité cette même année 1900. Étudiant le rayonnement des corps noirs, Max Planck proposa que les vibrations issues de la chaleur d'un corps se répartissent suivant une loi déterminée, régie par la constante h qui porte son nom. Il fut, au même titre que les autres physiciens, déstabilisé par sa théorie : toute modification se faisait selon une quantité minimum en deçà de laquelle il est impossible de descendre. Autrement dit, toute modification se fait par saut.
Max Planck essaya longtemps de conserver son résultat en supprimant les quanta, pour finalement renoncer et les admettre. La théorie des quanta était née. Elle fut le point de départ de la mécanique quantique, l'une des deux grandes théories physiques du xxe siècle. Cela provoqua l'émergence d'une nouvelle physique en contradiction avec de nombreux concepts de la physique classique, et que l'on appela la physique quantique.
Dualité Onde/Corpuscule[modifier | modifier le code]
En effet cette interprétation quantique de la lumière introduisait une dualité ondulatoire et corpusculaire de cette dernière. Qui plus est, dans sa thèse de 1924, Louis de Broglie généralisait cette dualité à toute particule : il y liait le quantum à la longueur d'onde de la mécanique ondulatoire. Ceci fut validé pour l'électron par l'expérience de Davisson-Germer en 1927. Une partie importante des travaux de la fin du xixe siècle et du début du xxe siècle a été consacrée à l'étude, à la compréhension et à l'établissement de cette dualité.
La mécanique quantique, qui fait notamment appel à la fonction d'onde et introduit ainsi une composante probabiliste à cette mécanique, fut ainsi initiée par Satyendranath Bose, Louis de Broglie, Paul Dirac, Albert Einstein, Enrico Fermi, Max Born, Richard Feynman, Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli et Erwin Schrödinger.
Électrodynamique quantique[modifier | modifier le code]
Richard Feynman et Julian Schwinger ont par la suite développé l'électrodynamique quantique relativiste, théorie qui considère que l'interaction électromagnétique entre particules chargées se fait par l'échange de photons ; par extension, l'interaction gravitationnelle se ferait par l'échange de gravitons et les interactions faibles et fortes par l'intermédiaire de bosons. Pour décrire l'interaction des particules élémentaires, il a fallu développer une autre théorie portant le nom de théorie quantique des champs.
Application en électronique[modifier | modifier le code]
En électronique, le quantum2 correspond à la tension analogique de la valeur numérique la plus petite dans un convertisseur numérique/analogique (CNA), soit un 1 logique. C'est donc la différence de tension qu'il y a entre une valeur numérique et la valeur numérique suivante, à la sortie d'un convertisseur analogique/numérique (CAN). Ou aussi c'est la plus petite variation de la tension analogique qu'un système/instrument de mesure peut détecter.
La définition du quantum varie légèrement suivant la conversion (analogique vers numérique ou vice versa).
CAN ⇒ {\displaystyle q={\frac {V_{ref}}{2^{n}}}} avec {\displaystyle V_{ref}} la tension pleine échelle, et n le nombre de bits.
CNA ⇒ {\displaystyle q={\frac {V_{ref}}{2^{n}-1}}} avec {\displaystyle V_{ref}} la tension pleine échelle, et n le nombre de bits.
Lorsque la résolution du convertisseur numérique/analogique (CNA) devient grande, le terme « -1 » se retrouve négligé et on se retrouve avec une équation de la même forme que pour le convertisseur analogique/numérique (CAN) :
{\displaystyle q={\frac {V_{ref}}{2^{n}}}}
La tension pleine échelle est la plage de conversion complète, c'est-à-dire, la plage de variation de l'entrée, on peut considérer que celle-ci est théorique. La tension de référence est exactement la même chose que la tension de pleine échelle mais cette fois-ci, cette tension est pratique. L'écart entre la valeur théorique et pratique est traduit par l'erreur de gain. Lors de la production de 2 convertisseurs sur un même wafer, des variations de process engendrent des caractéristiques différentes. Il incombe donc au fabricant de tester et de fournir dans sa datasheet les tensions de références des différents convertisseurs.
Pour les circuits numériques actuels[Quand ?] cette plage de conversion est souvent 0–5 V. Notons toutefois qu'en microélectronique, la plage de conversion peut facilement descendre à 0–1,2 V (baisse de la tension d'alimentation donc baisse de la consommation).
Exemple[modifier | modifier le code]
Les suites binaires suivantes sur {\displaystyle n=4} bits, pour {\displaystyle V_{PE}=8V} donc en théorie {\displaystyle V_{ref}=8V}
- De l'analogique au numérique on a :
0 0 0 0 si Ua < 500 mV 0 0 0 1 si 500 mV < Ua < 1 000 mV 1 1 1 1 si 7 500 mV < Ua < 8 000 mV
Ainsi le quantum q = 500 mV (on augmente de 500 mV en analogique pour 0 0 0 1 en numérique)
- Du numérique à l'analogique on a :
0 0 0 0 = 0 mV 0 0 0 1 = 500 mV ( = q ) 0 0 1 0 = 1 000 mV ( = 2q ) 1 1 1 1 = 7 500 mV ( = 15q )
Étymologie[modifier | modifier le code]
- Quantum est une forme latine correspondant à ce qui désigne en physique une quantité insécable (quanta au pluriel) ;
- Quantus, adjectif signifiant « combien » dans le mode interrogatif et exclamatif (quanta au féminin singulier ou au neutre pluriel).
Citons quelques mots dérivés de « quanta » :
- quantification
- quantique (logique, théorie, nombre, formalisme, particule, probabilité)
- quantifier
- quantificateur
Notes et références[modifier | modifier le code]
- La rectification de l’orthographe[PDF] [archive] recommande « quantums ».
- Le guide du Technicien en électronique - Édition Hachette technique - Édition 2007 (page 233).
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Ne doit pas être confondu avec Quantic.
Traitement d'événements physiques ou théoriques se passant à l'échelle subatomique[modifier | modifier le code]
- Chromodynamique quantique, théorie qui décrit l'interaction forte, qui lie les quarks ensemble et qui est ainsi responsable, entre autres, de la cohésion des protons et des neutrons.
- Décohérence quantique, théorie susceptible d'expliquer la transition entre les règles physiques quantiques et les règles physiques classiques ;
- Effet Hall quantique entier, version en mécanique quantique de l'effet Hall ;
- Effet Hall quantique fractionnaire, version en mécanique quantique de l'effet Hall lorsqu’un système bidimensionnel d’électrons est porté à la limite quantique extrême ;
- Électrodynamique quantique, théorie physique ayant pour but de concilier l'électromagnétisme avec la mécanique quantique en utilisant un formalisme lagrangien relativiste ;
- État quantique, un système quantique peut être dans plusieurs états à la fois, les mesures peuvent donner plusieurs résultats différents, chaque résultat étant associé à sa probabilité d'apparaître lors de la mesure ;
- Formulaire de physique quantique, expression de quelques observables ;
- Gravitation quantique à boucles, tentative de formuler, sans espace de référence, une théorie de la gravitation quantique et d'unifier la théorie de la relativité générale et les concepts de la physique quantique ;
- Gravité quantique, branche de la physique théorique tentant d'unifier la mécanique quantique et la relativité générale ;
- Intrication quantique, phénomène dans lequel deux particules (ou groupes de particules) forment un système lié et présentent des états quantiques dépendant l'un de l'autre quelle que soit la distance qui les sépare ;
- Logique quantique, base de raisonnements et conclusions en accord avec les postulats de la mécanique quantique ;
- Mécanique quantique, branche de la physique qui étudie et décrit les phénomènes fondamentaux à l'œuvre dans les systèmes physiques, plus particulièrement à l'échelle atomique et subatomique ;
- Mécanique quantique relativiste, théorie qui tente de marier les postulats de la mécanique quantique non-relativiste et le principe de relativité restreinte ;
- Mousse quantique, conceptualisation de la nature de la structure infime du « matériau » dont l'univers est constitué ;
- Nombre quantique, ensembles de nombres définissant l'état quantique d'un système ;
- Optique quantique, ensemble des expériences dans lesquelles la lumière ou l'interaction entre lumière et matière doivent être quantifiées. C'est un domaine de recherche en plein essor, à la frontière entre la mécanique quantique et l'optique ;
- Physique quantique, appellation générale d'un ensemble de théories physiques nées au XXe siècle ;
- Postulats de la mécanique quantique, principes non démontrés utilisés dans la construction de la théorie de la mécanique quantique ;
- Théorie quantique des champs , approche en physique théorique pour construire des modèles décrivant l'évolution des particules , en particulier leur apparition ou disparition lors des processus d'interaction.
Utilisation de l'adjectif par extrapolation ou au figuré[modifier | modifier le code]
- Algorithme d'estimation de phase quantique, permet d'estimer la valeur propre ou la phase d'un opérateur unité associée à un vecteur propre donné ;
- Esprit quantique, hypothèse qui suggère que des phénomènes quantiques sont impliqués dans le fonctionnement du cerveau en particulier dans l'émergence de la conscience ;
- Informatique quantique, sous-domaine de l'informatique qui traite des calculateurs quantiques utilisant des phénomènes de la mécanique quantique par opposition à ceux de l'électricité exclusivement ;
- Porte quantique, une porte quantique ou porte logique quantique est un circuit quantique élémentaire opérant sur un petit nombre de qubits ;
- Simulateur quantique, classe restreinte d'ordinateur quantique contrôlant les interactions entre des bits quantiques de manière à pouvoir simuler certains problèmes quantiques.