Principe de superposition

En ce qui concerne la superposition des ondes, Richard Feynman a écrit :

Personne n'a jamais réussi à définir de manière satisfaisante la différence entre interférence et diffraction. C'est simplement une question d'usage, et il n'existe aucune différence physique significative entre les deux. Pour simplifier, on peut dire que lorsqu'il n'y a que quelques sources, par exemple deux, qui interfèrent, le résultat est généralement appelé interférence ; en revanche, s'il y en a un grand nombre, on utilise plus souvent le terme diffraction.

D’autres auteurs développent ce point :

La différence réside dans la commodité et la convention. Si les ondes à superposer proviennent de quelques sources cohérentes, par exemple deux, l'effet est appelé interférence. En revanche, si les ondes à superposer sont obtenues en subdivisant un front d'onde en ondelettes cohérentes infinitésimales (sources), l'effet est appelé diffraction. Autrement dit, la différence entre les deux phénomènes est une question de degré, et fondamentalement, il s'agit de deux cas limites d'effets de superposition.

Une autre source confirme :

Dans la mesure où les franges d'interférence observées par Young correspondaient à la figure de diffraction des fentes de Young, ce chapitre [Diffraction de Fraunhofer] fait donc suite au chapitre 8 [Interférence]. En revanche, rares sont les opticiens qui considèrent l'interféromètre de Michelson comme un exemple de diffraction. Certaines catégories importantes de diffraction sont liées aux interférences qui accompagnent la division du front d'onde ; l'observation de Feynman illustre donc, dans une certaine mesure, la difficulté que nous pouvons rencontrer pour distinguer la division d'amplitude de la division du front d'onde.

En mécanique quantique , une tâche essentielle consiste à calculer la propagation et le comportement d'un certain type d'onde. Cette onde est décrite par une fonction d'onde , et l'équation qui régit son comportement est appelée équation de Schrödinger . Une approche courante pour calculer le comportement d'une fonction d'onde consiste à l'écrire comme une superposition (dite « superposition quantique ») d'une infinité (éventuellement infinie) d'autres fonctions d'onde d'un même type — des états stationnaires dont le comportement est particulièrement simple. L'équation de Schrödinger étant linéaire, le comportement de la fonction d'onde initiale peut ainsi être calculé par le principe de superposition.

en superposition de vecteurs ket composants

Il existe des correspondances exactes entre la superposition présentée dans l'encadré principal de cette page et la superposition quantique. Par exemple, la sphère de Bloch, qui représente l'état pur d'un système quantique à deux niveaux ( qubit ), est également appelée sphère de Poincaré et représente différents types d'états de polarisation purs classiques .

Néanmoins, concernant la superposition quantique, Kramers écrit : « Le principe de superposition [quantique]… n’a pas d’analogie en physique classique » . Selon Dirac : « la superposition qui se produit en mécanique quantique est d’une nature fondamentalement différente de toute superposition rencontrée dans la théorie classique [italiques dans l’original] » . Bien que le raisonnement de Dirac inclue l’atomicité de l’observation, ce qui est valable, quant à la phase, il s’agit en réalité de la symétrie de translation de phase, dérivée de la symétrie de translation temporelle , qui est également applicable aux états classiques, comme illustré précédemment avec les états de polarisation classiques.