"Vie et mort" d'un photon en direct

[Gwyddon]

Salut à tous,

Il y a deux jours a été publié dans Nature une expérience où l'on effectue une série de mesures non destructives sur un photon. Vous pouvez avoir un bref aperçu de la chose ici :

http://www.phys.ens.fr/


La référence complète de l'article est

S. Gleyzes et al, Nature, 446, 297 (2007)


Si d'autres ont des réfs plus complète, je suis tout ouïe

[mtheory]

suffit de demander...

http://xxx.soton.ac.uk/abs/quant-ph/0612031

alors le séminaire sur "l'effet Wheeler " ?

[mariposa]

Envoyé par Gwyddon

Salut à tous,

Il y a deux jours a été publié dans Nature une expérience où l'on effectue une série de mesures non destructives sur un photon. Vous pouvez avoir un bref aperçu de la chose ici :

http://www.phys.ens.fr/


La référence complète de l'article est

S. Gleyzes et al, Nature, 446, 297 (2007)


Si d'autres ont des réfs plus complète, je suis tout ouïe

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Un commentaire, pour apporter un peu de contradictions.

Toutes ces expériences sont toujours de belles performances techniques mais hélas contribuent à renforcer le coté magique de la MQ ce qui se traduit par un net recul de la pédagogie de la MQ.

[Michel (mmy)]

Bonjour,

Une question simple, de base, et naïve. C'est quoi un "photon", dans le cadre de la description de l'expérience et du titre?

Cordialement,

[mariposa]

Envoyé par mmy

Bonjour,

Une question simple, de base, et naïve. C'est quoi un "photon", dans le cadre de la description de l'expérience et du titre?

Cordialement,

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Bonjour,

Un mode dans l'etat excité numéro 1 = 1 photon. En plus il se peut que la cavité soit monode (à vérifier). Les atomes eux ne sont pas résonnants par rapport au mode excité.
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Cordialement.

[Gwyddon]

Envoyé par mtheory

suffit de demander...

http://xxx.soton.ac.uk/abs/quant-ph/0612031

alors le séminaire sur "l'effet Wheeler " ?

Je l'ai trouvé aussi sur l'arxiv central finalement

http://arxiv.org/ftp/quant-ph/papers/0612/0612031.pdf

Soit dit en passant, c'est intéressant en vue d'un ordinateur quantique, car l'on ne détruit pas le système en le mesurant ici


En ce qui concerne le séminaire Wheeler, c'était très intéressant car il détaillait le procédé expérimental et les conclusions, en insistant bien qu'ils restent prudent et qu'ils se placent bien dans une vision de Copenhague.

Au passage, ils ont discuté des centres du diamants et ils comptent améliorer tout ça avec un NE8 à la place d'un NV, surtout pour les applications cryptographiques en plein air.

[pmdec]

Bonsoir,

Envoyé par Gwyddon

Salut à tous,

Il y a deux jours a été publié dans Nature une expérience où l'on effectue une série de mesures non destructives sur un photon. .../...

Cette méthode de détection pourrait-elle être appliquée aux expériences d'interférence avec fentes de Young ?

[mtheory]

Envoyé par Gwyddon

En ce qui concerne le séminaire Wheeler, c'était très intéressant car il détaillait le procédé expérimental et les conclusions, en insistant bien qu'ils restent prudent et qu'ils se placent bien dans une vision de Copenhague.

Au passage, ils ont discuté des centres du diamants et ils comptent améliorer tout ça avec un NE8 à la place d'un NV, surtout pour les applications cryptographiques en plein air.

[Michel (mmy)]

Bonjour,

Je reviens sur ma question naïve. Le terme "photon" est le plus souvent utilisé pour une excitation du champ e.m. de type onde plane. Il a alors une énergie, une quantité de mouvement, un spin. Et une masse nulle.

Ici, on a certainement une énergie, mais la quantité de mouvement moyennée sur la durée de vie est nulle ou presque, il me semble. Le spin? Et quid d'une notion de masse? On remarquera que le paquet d'onde se déplace comme un objet de masse non nulle. Mieux, il est manifestement lié à un objet massique.

Si on admet le terme "photon" pour un "objet" tel que celui décrit dans l'expérience, quelle est la définition générale d'un "photon", et quels sont les attributs que tout photon a?

Mais une autre vue semble possible. Dans l'article, est couramment mentionnée une notion de propagation du "photon", avec des indications de distance parcourue. Cela véhicule une image de photon qui "rebondit" régulièrement sur les deux faces de la cavité, d'onde plane s'inversant régulièrement. Mais alors, est-ce qu'il ne serait pas plus clair de parler d'un photon que pour un trajet unique d'une face à l'autre? Alors la résonance est vue comme un système auto-entretenu d'émission/absorption d'une succession de photons.

En gros, le point qui m'interpelle, c'est l'usage flou (à mon idée) du mot "photon", qui m'amène à penser (pas pour la première fois) que ce terme doit être compris dans le contexte, le seul sens général étant celle de quantité quantifiée d'énergie du champ e.m., tout le reste (quantité de mouvement, masse, spin, localisation, ...) étant contingent au contexte.

Cordialement,

[mariposa]

Envoyé par mmy

Bonjour,

Je reviens sur ma question naïve. Le terme "photon" est le plus souvent utilisé pour une excitation du champ e.m. de type onde plane. Il a alors une énergie, une quantité de mouvement, un spin. Et une masse nulle.

Ici, on a certainement une énergie, mais la quantité de mouvement moyennée sur la durée de vie est nulle ou presque, il me semble. Le spin? Et quid d'une notion de masse? On remarquera que le paquet d'onde se déplace comme un objet de masse non nulle. Mieux, il est manifestement lié à un objet massique.

Si on admet le terme "photon" pour un "objet" tel que celui décrit dans l'expérience, quelle est la définition générale d'un "photon", et quels sont les attributs que tout photon a?

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Bonjour,


Un photon c'est rigoureusement une excitation élémentaire du vide électromagnétique que l'on détermine à partir du calcul classique des modes propres de la cavité suivi d'une quantification. En conséquence seule une cavité de dimension infinie permet d'attribuer strictement une quantité de mouvement p = h.k aux excitations élémentaires.

Si les conditions aux limites sont rectangulaires on peut encore définir une quasi-impulsion qui correspond à une "quantification "au niveau classique.
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Quelquesoit la forme de la cavité on aura toujours des modes propes au niveau classique qui après quantification correspondent a une famille d'oscillateurs harmoniques dont les niveaux sont les excitations élémentaires, les photons.
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Le spin. Quand on calcul les modes propres de la cavité on a des états de polarisation qui correspondent aux états de spin. Attention: Pour une forme quelconque de cavité les 2 états de polarisation ne sont pas dégénérés. Seules les situatations où existe une haute symétrie possèdent une dégénérescence de spin.
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définition générale et universelle d'un photon.
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En résumé un état à N photons en toute généralité c'est un état propre d'un oscillateur harmonique (appelé excitation élémentaire) noté |N,a> où a est l'indice du mode. Dans le cas du milieu infini on note |N,k,s> où k est l'indice du mode et s le spin en notant que |N,k,s1> et |N,k,s2> sont dégénérés.
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Mais une autre vue semble possible. Dans l'article, est couramment mentionnée une notion de propagation du "photon", avec des indications de distance parcourue. Cela véhicule une image de photon qui "rebondit" régulièrement sur les deux faces de la cavité, d'onde plane s'inversant régulièrement.

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Comme tu le dis c'est une image, mais rien qu'une image.

En gros, le point qui m'interpelle, c'est l'usage flou (à mon idée) du mot "photon", qui m'amène à penser (pas pour la première fois) que ce terme doit être compris dans le contexte, le seul sens général étant celle de quantité quantifiée d'énergie du champ e.m., tout le reste (quantité de mouvement, masse, spin, localisation, ...) étant contingent au contexte.

Cordialement,

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Et oui l'image flou du photon est hyper répandu et utilisée de manière erroné et ne permet pas de comprendre vraiment ce qui se passe, on ne peut pas faire l'économie du raisonnement quantique rigoureux.
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Qui plus est un ensemble de N photons ne ressemble en rien à une onde électromagnétique.

[mtheory]

Envoyé par mariposa

Qui plus est un ensemble de N photons ne ressemble en rien à une onde électromagnétique.

Euh...j'ai du loupé une marche ce matin, un état cohérent de n photons c'est bien une onde EM classique non ?

[Jano]

Un photon c'est rigoureusement une excitation élémentaire du vide électromagnétique

Le vide électromagnétique, c'est ce qu'on appelle aussi le vide quantique ?
Merci

[mariposa]

Envoyé par mtheory

Euh...j'ai du loupé une marche ce matin, un état cohérent de n photons c'est bien une onde EM classique non ?

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Et non. Un état cohérent c'est une certaine superposition d'états propres d'états à n photons donc du style:

Sigma sur n des: An |n>
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Autrement dit un état cohérent n'est pas vecteur propre
d'un quelconque état |n> puisque c'est un mélange de ces états.

[mariposa]

Envoyé par Jano

Le vide électromagnétique, c'est ce qu'on appelle aussi le vide quantique ?
Merci

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Le vide quantique c'est le produit directe de plusieurs vides. le vide électromagnétique est une composante du vide quantique. Le vide d'électrons est une autre composante du vide quantique.
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On peut donc écrire |0> = |0>*|0>*.........*|0>
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A gauche c'est le vide quantique, à droite les différentes composantes du vide

[gillesh38]

Envoyé par Gwyddon

Salut à tous,

Il y a deux jours a été publié dans Nature une expérience où l'on effectue une série de mesures non destructives sur un photon. Vous pouvez avoir un bref aperçu de la chose ici :

http://www.phys.ens.fr/


La référence complète de l'article est

S. Gleyzes et al, Nature, 446, 297 (2007)


Si d'autres ont des réfs plus complète, je suis tout ouïe

on emploie souvent le terme de "mesure non destructive", mais c'est uun peu trompeur. En fait on détruit toujours quelque chose en le mesurant. Simplement, en employant un système intriqué (ici le photon+la cavité), on peut mesurer une partie dui système pour en déduire l'état d'une autre partie. C'est absolument analogue à la mesure du spin d'un des photons dans l'expérience d'Aspect : on détruit un des photons pour connaitre l'état de l'autre. Autrement dit, la mesure n'est pas "non destructive" mais elle est "partiellement destructive".
En réflechissant, on s'aperçoit en fait qu'on ne peut faire que cela en Meca Q : préparer un état pur ne peut se faire qu'en préparant un état corrélé et en mesurant une quantité du système (nécessairemennt détruite par la mesure) pour en déduire une autre (non touchée directement). On "décrit" la préparation par une "projection" du paquet d'onde due à l'interaction avec l'autre partie du système, mais en fait c'est tout aussi bien interprétable selon Bohr : l'état préparé n'est qu'un catalogue de l'information qu'on a obtenue sur le système. "Interpréter" la mesure par la présence "réelle" d'un photon est d'une certaine manière métaphysique, et "la présence du photon" n'est qu'une manière imagée de traduire la façon dont on peut calculer les résultats des probabilités des mesures ultérieures.

[Michel (mmy)]

Bonjour,

Envoyé par gillesh38

on emploie souvent le terme de "mesure non destructive", mais c'est uun peu trompeur. En fait on détruit toujours quelque chose en le mesurant. Simplement, en employant un système intriqué (ici le photon+la cavité), on peut mesurer une partie dui système pour en déduire l'état d'une autre partie.

Ton raisonnement est très clair, mais l'application au cas présent m'échappe un peu. Qu'est-ce qui est mesuré destructivement ici?

"la présence du photon" n'est qu'une manière imagée de traduire la façon dont on peut calculer les résultats des probabilités des mesures ultérieures.

Je ne comprend pas bien "imagée". Il me semble quand même qu'on a une propriété forte que j'exprimerais ainsi. Si deux mesures à t1 et t2 ont indiqué "présence", alors la probabilité qu'une mesure faite à t3, t1<t3<t2, indique "présence" tend vers 1 quand t2-t1 tend vers 0. Est-ce qu'on peut donner un autre sens à l'expression (contrafactuelle) "quelque chose est présent entre deux mesures effectives successives"? Il me semble que non, auquel cas dire "quelque chose est présent" n'est pas plus une image que dans n'importe quel emploi de l'expression, non?

Cordialement,

[gillesh38]

Bonjour

Envoyé par mmy

Ton raisonnement est très clair, mais l'application au cas présent m'échappe un peu. Qu'est-ce qui est mesuré destructivement ici?

ce sont les atomes qui ont traversé la cavité, dont on mesure l'état de spin : ils sont dans un état intriqué avec le photon. Mais on détruit bien l'état de spin de l'atome après sa mesure, on ne sait plus dans quel état il est. En revanche le résultat de la mesure est utilisé pour en "inférer" la présence du photon.

Je ne comprend pas bien "imagée". Il me semble quand même qu'on a une propriété forte que j'exprimerais ainsi. Si deux mesures à t1 et t2 ont indiqué "présence", alors la probabilité qu'une mesure faite à t3, t1<t3<t2, indique "présence" tend vers 1 quand t2-t1 tend vers 0. Est-ce qu'on peut donner un autre sens à l'expression (contrafactuelle) "quelque chose est présent entre deux mesures effectives successives"? Il me semble que non, auquel cas dire "quelque chose est présent" n'est pas plus une image que dans n'importe quel emploi de l'expression, non?

Cordialement,

oui, ce que je veux dire c'est que tout ce qu'on peut calculer, c'est que les deux mesures faites à t1 et t2 indiquent un état quantique, qu'on décrit par la "présence" d'un photon (qui n'est en fait qu'un état quantique du champ "mathématique" permettant de prédire les probabilités d'une troisième mesure) . Mais personne ne sait très bien la réalité de cette "présence" : par exemple se demander à quel moment le photon est "sorti" de la cavité (et comment ! ) n'a aucun sens. C'est le même problème que l'echange de particules virtuelles représenté dans les diagrammes de Feynman, c'est en fait la traduction imagée de termes mathématiques (sommés dans une série infinie) permettant in fine de calculer les probabilités des mesures. Il n'y a aucun moyen de s'assurer de l'existence réelle (même temporaire) de ces particules. Mais de toutes façons on ne sait faire que ça en Meca Q : utiliser les résultats de mesure pour en déduire d'autres mesures. Tout langage en terme de "présence", "réalité", "création", "absorption" n'est qu'une image classique pour se ramener à des choses "concrètes", mais qui aboutit souvent à des conséquences paradoxales.

Cordialement

Gilles

[Michel (mmy)]

Bonjour,

J'essaye de comprendre... Pour que la mesure du spin de l'atome indique quelque chose sur le "photon", il faut qu'il y ait intrication, donc. Le passage de l'atome dans la cavité a donc une influence sur le "photon" (sur son spin j'imagine). Ce qu'on appelle "présence" demanderait donc deux atomes, le premier "préparant" le "photon". La corrélation du spin entre le premier et le deuxième atome est interprété comme la persistance pour le second de l'état préparé par le premier. C'est ça?

Si oui, cela veut dire que la mesure a aussi été "destructive" pour le "photon": son état de spin a été modifié par le passage des atomes.

Vu comme cela, l'expérience perd beaucoup de sa magie

Cordialement,