L'échelle à laquelle les effets de la mécanique quantique deviennent significatifs, typiquement les dimensions atomiques et subatomiques.L'échelle quantique est l'échelle à laquelle le comportement de la matière et de l'énergie est régi par les principes de la mécanique quantique. Cela concerne généralement des systèmes de dimensions atomiques et subatomiques, où des grandeurs comme l'énergie, l'impulsion et le moment cinétique sont quantifiées — elles ne peuvent prendre que des valeurs discrètes plutôt qu'une gamme continue. À cette échelle, les particules présentent des propriétés ondulatoires, et des phénomènes tels que la superposition et l'intrication deviennent centraux pour décrire la réalité physique.
Le concept est apparu au début du XXe siècle avec la quantification de l'énergie par Max Planck en 1900 et le modèle de l'atome de Niels Bohr en 1913, puis a été formalisé par Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger et d'autres au milieu des années 1920.
À l'échelle quantique, l'état d'un système est décrit par une fonction d'onde, qui encode les probabilités des résultats de mesure. Les grandeurs observables correspondent à des opérateurs agissant sur cette fonction d'onde, et les résultats de mesure possibles sont les valeurs propres de ces opérateurs. L'évolution de la fonction d'onde est régie par l'équation de Schrödinger, qui est déterministe, tandis que l'acte de mesure introduit une apparente aléa par la réduction de la fonction d'onde.
L'échelle quantique sous-tend des technologies telles que les semi-conducteurs, les lasers et l'imagerie par résonance magnétique, et constitue le fondement de l'informatique quantique et de la cryptographie quantique en plein essor.
À l'échelle quantique, les particules peuvent traverser des barrières qu'elles ne pourraient pas franchir classiquement, un phénomène connu sous le nom d'effet tunnel, essentiel pour la fusion nucléaire dans les étoiles.
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