This thought experiment will help you understand quantum mechanics - Matteo Fadel

Traducteur: Claire Ghyselen Relecteur: eric vautier

After a long day working on the local particle accelerator,

Après une longue journée de travail avec un accélérateur de particules,

you and your friends head to the arcade to unwind.

vous allez avec vos amis dans une arcade pour décompresser.

The lights go out for a second, and when they come back,

La lumière s'éteint quelques secondes et quand elle revient,

there before you gleams a foosball table nobody remembers seeing before.

un baby-foot que personne n'avait vu scintille de mille feux.

Always game, you insert your coins.

Bon joueur, vous insérez une pièce.

And with a fanfare, Quantum Foosball begins.

Un match de baby-foot quantique démarre en fanfare.

Here are the rules: as with normal foosball,

Voici les règles : comme pour un baby-foot normal,

the object is to score points

le but est de marquer des points

by spinning levers with tiny players to sink the ball in your opponent’s goal.

en faisant tourner les barres des joueurs et envoyer la balle dans le but adverse.

Only instead of a standard ball, you’ll be playing with a giant electron.

Mais au lieu d'une balle normale, vous jouez avec un électron géant.

It behaves like a normal electron in all respects, it’s just much larger.

Il se comporte comme un électron normal à tous les égards, mais plus grand.

Though the rules are simple, gameplay is anything but.

Les règles sont certes simples mais le jeu est loin de l'être.

Instead of the familiar laws of Newtonian physics,

Les lois de la physique newtonienne auxquelles nous sommes habitués

the movement of the ball is governed by quantum mechanics.

sont remplacées par la mécanique quantique pour gouverner les mouvements du ballon.

To minimize the influence from photons and air molecules,

Pour minimiser l'influence des photons et des molécules d'air,

you’ll be playing in a vacuum. In the dark.

vous jouez dans le vide et l'obscurité.

But that’s ok, because you can watch for the flashes of light

Mais ce n'est pas grave car vous pouvez voir les éclairs de lumière

given off by collisions between figures and the ball.

émis lors des collisions entre les joueurs et le ballon.

The goals themselves will flash when the electron

Les buts émettent de la lumière quand l'électron

hits their particle detectors.

touche leurs détecteurs de particules.

Now you just have to figure out how to get the electron to go where you want.

Vous devez donc comprendre comment faire

pour que l'électron aille là où vous voulez.

As soon as it enters play, the electron will never rest.

Dès que le jeu démarre, l'électron n'est plus jamais à l'arrêt.

This is a direct consequence of the Heisenberg Uncertainty Principle,

C'est une conséquence directe du principe d'incertitude de Heisenberg

which says that the better you know where a quantum particle is,

qui stipule que mieux on sait où se trouve une particule quantique,

the less you know about its velocity, and vice versa.

moins on connaît sa vélocité et vice versa.

Since you know it’s on the field, its velocity is largely uncertain.

Comme on sait qu'elle est sur le terrain, sa vélocité est très incertaine.

The electron will behave more like a wave than a particle,

L'électron se comportera davantage comme une onde que comme une particule

with its position described by probability distributions that you’ll have to imagine.

avec sa position décrite par une distribution probabiliste

que vous devrez deviner.

These distributions are spread throughout the entire field,

Ces distributions sont ventilées sur tout le terrain

making it possible to observe a goal at any time and in either side.

rendant possible l'observation d'un but à n'importe quel moment.

The way to win is to control and concentrate the distribution

Pour gagner, il faut contrôler et concentrer la distribution

over the opposite goal,

vers le but de l'adversaire

giving yourself the highest likelihood of scoring points.

pour se donner la plus grande probabilité de marquer des points.

Your skill as a player will be determined by your ability to predict

Votre habileté de joueur est déterminée par votre capacité à prédire

where the electron is most likely to be,

où la probabilité existe que l'électron se situe,

then manipulate the probability distribution by spinning the rods

de manipuler cette probabilité de distribution

en faisant tournoyer les barres

with just the right amount of strength.

avec la force exactement nécessaire.

Quantum particles only receive energy in precise amounts, called quanta.

Les particules quantiques reçoivent l'énergie en volume précis, des quanta.

So spin too hard or too soft,

Si vous faites tourner les barres trop fort ou pas assez,

and the electron will stay on its previous course.

l'électron restera sur sa trajectoire.

The game board has been carefully constructed to contain the electron,

Le terrain est conçu pour contenir l'électron.

but even so, sometimes it’ll quantum tunnel through the walls

Mais il pourrait néanmoins creuser un tunnel dans les parois

without any apparent reason.

sans raison apparente.

At that point it could be anywhere in the universe,

À cet instant-là, il pourrait être n'importe où dans l'univers.

so to save you the trouble of tracking it down,

Pour éviter de devoir le suivre,

the game will spit out a new ball.

le jeu mettra une nouvelle balle sur le terrain.

The fact that quantum particles behave like waves

Le fait que les particules quantiques se comportent comme des ondes

becomes particularly evident in the presence of obstacles.

se manifeste clairement en présence d'obstacles.

As the particle travels through the rows of miniature figures,

Quand la particule voyage à travers les rangées de joueurs,

complicated interference patterns will develop in the probability distribution,

des structures d'interférence complexes se développeront

dans la distribution probabiliste,

making it even more difficult to accurately predict its position.

rendant toute prédiction précise de la position encore plus difficile.

And here’s where your advanced physics degree can finally come in handy:

C'est à ce stade que votre diplôme en physique avancée est pratique :

you can use the laws of quantum mechanics to your advantage.

vous pouvez utiliser les lois de la mécanique quantique à votre avantage.

The only moments when the electron will behave as a particle,

Le seul moment où l'électron se comportera comme une particule,

rather than a wave, are when it hits something.

et non comme une onde, est au moment d'un impact.

With frequent enough kicks,

Avec suffisamment de coups de pied,

the particle would have no time to evolve like a wave and, therefore,

la particule n'aura pas le temps d'évoluer comme une onde, et donc,

not spread out in space.

de se répandre dans l'espace.

So if you can pass it very quickly between two of your miniatures,

Si vous arrivez à faire une passe rapide entre deux joueurs,

you can keep it localized.

vous pouvez continuer de savoir où elle est.

Masters of the game call this the Quantum Zeno Maneuver.

Les grands maîtres du jeu appellent cela la Manœuvre quantique de Zénon.

Now, if you really want to dominate your opponents,

Pour dominer le jeu contre votre adversaire,

there’s one more thing you can try, but it’s pretty tricky.

vous pouvez encore essayer autre chose, mais c'est risqué.

One of the distinctive features of the quantum world

Une caractéristique significative du monde quantique

is the possibility of state superpositions,

est la possibilité d'avoir des états superposés

where particles’ positions or velocities

où la position et la vitesse des particules

can be simultaneously in two or more different states.

peuvent être simultanément dans deux états différents.

If you can put the electron into a superposition

Si on superpose un électron

of being simultaneously kicked and not kicked,

en lui donnant un coup de pied et sans le donner simultanément,

it’ll be almost impossible for your opponents to figure out

c'est presque impossible pour votre adversaire de déterminer

where and how to strike.

où et comment donner un coup de pied.

It’s said that Erwin Schrödinger,

On dit d'Erwin Schrödinger,

the greatest Quantum Foosball champion of all time,

le plus grand champion de baby-foot quantique de tous les temps,

is the only player to have mastered this technique.

qu'il est le seul joueur à avoir maîtrisé cette technique.

But maybe you can be the second:

Mais vous pourriez devenir le deuxième :

Just figure out a way to simultaneously turn and not turn your rods.

trouvez un moyen

de faire tourner ou ne pas faire tourner simultanément les barres.