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Postulats de la mécanique quantique

vignette|Participants au Congrès Solvay de 1927 sur la mécanique quantique Cet article traite des postulats de la mécanique quantique. La description du monde microscopique que fournit la mécanique quantique s'appuie sur une vision radicalement nouvelle, et s'oppose en cela à la mécanique classique. Elle repose sur des postulats. S'il existe un très large consensus entre les physiciens sur la manière de réaliser les calculs qui permettent de rendre compte des phénomènes quantiques et de prévoir leur évolution, il n'existe pas en revanche de consensus sur une manière unique de les expliquer aux étudiants. C'est la raison pour laquelle le nombre, l'ordre et surtout la formulation des postulats de la mécanique quantique peuvent varier selon les sources. La plupart du temps, les postulats sont mentionnés comme étant au nombre de six et présentés d'une manière proche de la manière suivante, qui sera explicitée, développée et critiquée plus en détail dans la suite de cet article: L'état d'un système quantique est défini par un vecteur qui est une combinaison linéaire, avec des coefficients complexes, d'états de base. (Principe de superposition) Les observables physiques (c'est-à-dire les «choses qu'on mesure») sont représentées par des opérateurs mathématiques. (Principe de correspondance) Les mesures ne peuvent pas donner d'autres résultats que ceux qui correspondent à des valeurs propres de ces opérateurs mathématiques. (Principe de quantification) Les vecteurs propres qui correspondent à ces valeurs propres forment une base de l'espace des états de ce système. Les calculs mathématiques fournissent la probabilité d'observer tel ou tel résultat de mesure. (Règle de Born et Principe de décomposition spectrale) La mesure modifie l'état du système quantique mesuré de manière à faire disparaître les probabilités qui ne se sont pas réalisées. (Principe de réduction du paquet d'onde) L'évolution dans le temps du système quantique est fixée par l'équation de Schrödinger.

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Unitarité

En mécanique quantique, l'unitarité désigne le fait que l'évolution de la fonction d'onde au cours du temps doit être compatible avec l'interprétation probabiliste qui lui est associée. La fonction d'onde d'un système quantique, comme l'électron par exemple, permet de déterminer la probabilité de présence de celui-ci dans une petite boîte de volume centrée en par Et comme la probabilité totale de trouver le système quelque part doit être de un, il en découle qu'on doit avoir en intégrant sur tout l'espace.

Variables conjuguées (formalisme hamiltonien)

Dans le formalisme hamiltonien de la physique, deux variables sont dites conjuguées si l'une est la dérivée de l'action par rapport à l'autre. Le produit des deux variables conjuguées est alors homogène à une action et s'exprime, dans le Système international (SI) d'unités, en joule seconde (J·s). Par exemple, l'énergie et le temps sont deux variables conjuguées car le produit d'une énergie par une durée est homogène à une action.

Valeur moyenne (quantique)

En mécanique quantique, la valeur moyenne, ou espérance quantique, est la valeur moyenne prédite pour le résultat d'une expérience. C'est un concept fondamental pour tous les domaines de la physique quantique. La physique quantique présente un comportement statistique fondamental : le résultat d'une mesure expérimentale ne sera pas, en général, le même si l'expérience est répétée plusieurs fois. Ce n'est que la moyenne statistique des valeurs mesurées dans un grand nombre de répétitions de l'expérience qui est une quantité reproductible.

Introduction to Quantum Mechanics with examples related to chemistry

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Large-cage occupation and quantum dynamics of hydrogen molecules in sII clathrate hydrates

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Hydrogen clathrate hydrates are ice-like crystalline substances in which hydrogen molecules are trapped inside polyhedral cages formed by the water molecules. Small cages can host only a single H-2 molecule, while each large cage can be occupied by up to f ...

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High-order geometric integrators for the variational Gaussian wavepacket dynamics and application to vibronic spectra at finite temperature

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Molecular quantum dynamics simulations are essential for understanding many fundamental phenomena in physics and chemistry. They often require solving the time-dependent Schrödinger equation for molecular nuclei, which is challenging even for medium-sized ...

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Variational quantum time evolution without the quantum geometric tensor

Giuseppe Carleo, Riccardo Rossi, Julien Sebastian Gacon, Jannes Willy E. Nys, Stefan Woerner

Realand imaginary -time quantum state evolutions are crucial in physics and chemistry for exploring quantum dynamics, preparing ground states, and computing thermodynamic observables. On near -term devices, variational quantum time evolution is a promising ...

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Mécanique quantique : systèmes d'État CH-244: Quantum chemistry

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États cohérents: Optique quantique

Couvre des états cohérents dans l'optique quantique, leurs propriétés et leur dynamique, y compris l'évolution temporelle des états Fock.

Physique quantique I PHYS-313: Quantum physics I

Introduit les bases de la physique quantique, couvrant les oscillateurs harmoniques, l'équation de Schrdinger, les états propres, les fonctions d'onde et la quantification de l'énergie.

Physique atomique

La physique atomique est le champ de la physique qui étudie les atomes en tant que systèmes isolés qui comprennent les électrons et le noyau atomique. Elle se concentre essentiellement sur l'arrangement des électrons autour du noyau et sur la façon dont celui-ci est modifié. Cette définition englobe tant les ions que les atomes électriquement neutres. Puisque « atomique » et « nucléaire » sont utilisés de façon synonyme dans le langage courant, la physique atomique est souvent confondue avec la physique nucléaire.

Électrodynamique quantique

Lélectrodynamique quantique (parfois dite relativiste) est une théorie physique ayant pour but de concilier l'électromagnétisme avec la mécanique quantique en utilisant un formalisme lagrangien relativiste. Selon cette théorie, les charges électriques interagissent par échange de photons virtuels. L'étude statique (absence d'évolution au cours du temps) du champ électrique s'appelle électrostatique, celle du champ magnétique magnétostatique. En dynamique, les deux champs deviennent couplés, devenant une seule discipline, l'électro-magnéto-dynamique.

Mécanique quantique

La mécanique quantique est la branche de la physique théorique qui a succédé à la théorie des quanta et à la mécanique ondulatoire pour étudier et décrire les phénomènes fondamentaux à l'œuvre dans les systèmes physiques, plus particulièrement à l'échelle atomique et subatomique. Elle fut développée dans les années 1920 par une dizaine de physiciens européens, pour résoudre des problèmes que la physique classique échouait à expliquer, comme le rayonnement du corps noir, l'effet photo-électrique, ou l'existence des raies spectrales.