Fluctuations aléatoires indésirables dans un signal électrique.Le bruit électrique désigne les fluctuations aléatoires indésirables de tension ou de courant qui se superposent au signal utile. Il constitue une limitation fondamentale dans tous les systèmes électroniques, des amplificateurs audio aux capteurs quantiques. Le bruit peut masquer les signaux faibles, corrompre les données et fixer une limite à la précision des mesures. Dans les expériences de physique, distinguer un vrai signal du bruit est souvent le défi central, en particulier lors de la mesure d'effets minuscules comme les photons uniques ou les transitions atomiques.
La première description quantitative du bruit thermique a été donnée par John B. Johnson en 1926, et Harry Nyquist en a fourni l'explication théorique la même année. Le bruit de grenaille a été prédit par Walter Schottky en 1918.
Le bruit provient de plusieurs sources physiques. Le bruit thermique (Johnson-Nyquist) résulte de l'agitation thermique aléatoire des porteurs de charge dans un conducteur, et augmente avec la température et la résistance. Le bruit de grenaille provient de la nature discrète de la charge électrique, se manifestant par des fluctuations aléatoires du courant lorsque les électrons arrivent à des instants aléatoires. Le bruit de scintillation (bruit en 1/f) domine aux basses fréquences et est lié aux imperfections des matériaux. Ces fluctuations sont intrinsèquement aléatoires, donc elles ne peuvent pas être prédites exactement, mais seulement caractérisées statistiquement (par exemple, par leur densité spectrale de puissance).
Les ingénieurs conçoivent des amplificateurs à faible bruit et utilisent des techniques telles que le moyennage du signal et la détection synchrone pour extraire des signaux noyés dans le bruit, ce qui est essentiel en imagerie médicale (ECG, EEG), en radioastronomie et dans les horloges atomiques de précision.
Même au zéro absolu, les fluctuations quantiques du point zéro font que le bruit électrique ne disparaît jamais complètement, une limite connue sous le nom de plancher de bruit quantique.
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