Le bruit de mesure est constitué de fluctuations aléatoires indésirables qui masquent le signal dans une expérience.Le bruit de mesure est la fluctuation aléatoire indésirable qui masque le signal véritable dans toute mesure expérimentale. En physique, chaque mesure est sujette au bruit, qu'il provienne de l'agitation thermique, des fluctuations quantiques ou des imperfections de l'appareil de mesure. Les titres du corpus—« Bruit géant dans un sandwich de supraconducteur et d'aimant », « Pourquoi un capteur laser tremble même dans le cas idéal »—illustrent comment le bruit apparaît dans divers systèmes, des dispositifs à semi-conducteurs aux capteurs optiques. Comprendre et atténuer le bruit est essentiel en physique expérimentale, car il fixe la limite de précision de toute mesure.
L'étude systématique du bruit a commencé au début du XXe siècle. Johnson et Nyquist ont caractérisé le bruit thermique en 1928, et Schottky a décrit le bruit de grenaille en 1918. Le concept de bruit quantique a été formalisé dans les années 1960 avec le développement de l'optique quantique.
Le bruit provient de multiples sources. Le bruit thermique (Johnson-Nyquist) est dû au mouvement aléatoire des porteurs de charge dans un conducteur, et sa puissance est proportionnelle à la température. Le bruit de grenaille provient de la nature discrète des porteurs de charge ou des photons arrivant sur un détecteur. Le bruit quantique, comme les fluctuations du vide, est intrinsèque au champ électromagnétique. Dans une mesure, ces fluctuations s'ajoutent au signal, et le rapport signal sur bruit (RSB) détermine la qualité de l'extraction de la valeur réelle. Des techniques comme l'amplification synchrone, le moyennage et le refroidissement cryogénique sont utilisées pour réduire le bruit, mais certains bruits, comme le bruit quantique, sont irréductibles.
L'analyse du bruit est utilisée en science des matériaux pour détecter les défauts, dans les détecteurs d'ondes gravitationnelles (comme LIGO) pour séparer les signaux du bruit sismique et thermique, et dans toutes les mesures de précision pour quantifier l'incertitude.
Dans les détecteurs d'ondes gravitationnelles, le plancher de bruit est si bas que les miroirs sont affectés par les fluctuations quantiques du vide de la lumière—un phénomène appelé bruit de pression de radiation quantique, qui fixe une limite fondamentale à leur sensibilité.
