Le domaine opérationnel où les effets de la mécanique quantique dominent la physique classique.Le régime quantique désigne les conditions dans lesquelles les effets de la mécanique quantique — tels que la superposition, l'intrication et les niveaux d'énergie discrets — deviennent la description dominante du comportement d'un système. Cela se produit généralement à des échelles très petites (nanomètres ou moins), à des températures très basses (millikelvin), ou dans des systèmes hautement isolés où la décohérence est minimisée. Dans ce régime, les concepts classiques comme les trajectoires définies ou les valeurs d'énergie continues s'effondrent.
Le concept de régime quantique est apparu au début du XXe siècle avec le développement de la mécanique quantique, mais la capacité d'accéder expérimentalement à ce régime pour des systèmes plus grands n'est devenue possible qu'à la fin du XXe siècle grâce aux progrès du refroidissement laser et de la cryogénie.
La transition vers le régime quantique est régie par le rapport entre l'espacement des niveaux d'énergie du système et l'énergie thermique. Lorsque l'énergie thermique (k_B T) est bien inférieure à la différence d'énergie entre les états quantiques, le système est contraint de se trouver dans son état fondamental ou dans quelques états de basse énergie, et les effets quantiques deviennent observables. Pour les objets macroscopiques, cela nécessite un refroidissement extrême et une isolation pour empêcher les interactions avec l'environnement d'effacer la cohérence quantique.
Le régime quantique est le domaine opérationnel des ordinateurs quantiques, des capteurs quantiques et des simulateurs quantiques, où les qubits doivent être maintenus dans des états de superposition cohérente.
À des températures inférieures à environ 1 millikelvin, même le mouvement d'un miroir macroscopique peut être décrit de manière quantique, une prouesse démontrée dans des expériences d'optomécanique.
