Les illusions d'optique éclairent les concepts de la physique quantique

Dans une approche novatrice pour démystifier la physique quantique, Gianluca Li Causi, chercheur à l'Observatoire Astronomique de Rome, propose d'utiliser des illusions d'optique pour visualiser des phénomènes quantiques complexes. Publié dans *The Physics Teacher*, le travail de Li Causi explore comment les illusions visuelles, telles que les images réversibles, peuvent aider à comprendre des concepts quantiques comme l'effondrement quantique et l'intrication. Les méthodes traditionnelles d'enseignement de la mécanique quantique sont souvent insuffisantes en raison du manque d'équivalents quotidiens pour les objets quantiques. Li Causi suggère d'associer les propriétés quantiques à des illusions d'optique spécifiques. Les images bi-stables, qui peuvent être interprétées de deux manières différentes, imitent le concept d'effondrement quantique, où une particule en superposition 'choisit' un seul état lors de la mesure. La perception change spontanément, reflétant l'événement quantique. Pour illustrer le principe de complémentarité, où certaines propriétés des particules ne peuvent pas être mesurées simultanément, Li Causi propose d'utiliser une carte avec un dessin bi-stable de chaque côté. Percevoir un dessin exclut l'autre, reflétant la façon dont la mesure d'une propriété quantique empêche de connaître son complément. L'intrication quantique, où la mesure d'une particule affecte instantanément une autre, est visualisée à l'aide de deux images bi-stables identiques. L'observation d'une image et la perception d'une forme conduisent à voir automatiquement la même interprétation dans l'autre, illustrant les résultats corrélés dans les particules intriquées. L'intrication anti-corrélée est représentée par une image inversée à côté de l'originale. Le spin, une propriété fondamentale des particules, est illustré par des illusions d'optique rotationnelles. Bien qu'il ne s'agisse pas d'une rotation physique, l'illusion explique les effets du spin. Les différences entre spin +½ et spin -½ sont illustrées par des images qui semblent tourner dans des directions opposées. Malgré les limites de la représentation du processus de mesure et de la stabilité de l'état quantique, cette approche offre une expérience sensorielle pour éviter les mauvaises interprétations. Les illusions hybrides, qui changent avec la distance, pourraient encore améliorer la représentation de la mesure quantique. Bien que la téléportation quantique soit difficile à illustrer, les images bi-stables clarifient qu'elle transfère un état quantique, et non une particule physique.