Expérience de la gomme quantique à choix retardé modifiée

[inviteebb37b99]

Que se passe-t-il si on modifie cette expérience pour retirer la gomme quantique de cette facon (voir fichier joint)

Le photon se dirige vers le miroir semi-réfléchissant en A, s'il prend la direction A-B il est ensuitre dirigé directement vers le détecteur d'interférence en D. S'il prend la direction A-C, il entre dans le convertisseur bas et un des deux photons en sortie se dirige vers le détecteur d'interférence, l'autre vers un détecteur en E.

Ma question, en oubliant que les deux chemins donnent des photons de différentes énergies (on pourrait par exemple mettre aussi un convertisseur bas dans le chemin A-B), Si le détecteur de photon est situé assez loin pour que le photon témoin arrive APRÈS que le photon signal ait atteint le capteur d'interférence, est-ce que cela annulera quand même la figure d'interférence ?

Et si le détecteur de photon était retiré, est-ce que cela provoquerait à nouveau une figure d'interférence ?
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[inviteebb37b99]

Personne ne sait ?

J'assumerais que les figures d'interférences devraient apparaitre même si le détecteur est allumé sinon cela signifierait qu'on peut communiquer dans le passé. Mais j'aimerais une confirmation.

D'après ce que j'en ai compris, dans l'expérience de la gomme quantique à choix retardé, le fait que les détecteurs de photon soient activés (ou éteint) après que les photons signaux aient atteind le détecteur d'interférence modifie la figure d'interférence. (dans le cas de l'expérience originale on ne peut seulement pas détecté la figure d'interférence avant d'avoir receuillit les donnés du détecteurs de photon, ce qui empêche toute communiquation plus rapide que la lumière).

Donc, est-ce différent dans le cas de mon scénario ?

[Pio2001]

Je n'avais pas répondu tout de suite parce que la pièce jointe était en attente de validation, puis j'avais oublié la question.

En toute logique, il ne devrait jamais y avoir d'interférence sur l'écran, avec ou sans détecteur. Je n'ai malheureusement pas connaissance des fonctions d'onde des photons issus de convertisseurs bas, de sorte que je ne peux pas le montrer par un raisonnement de base.

Je peux me baser sur un raisonnement indirect : si le détecteur enregistre un photon, alors le photon témoin a choisi la voie du haut, et son photon signal ne parvient à l'écran que par en haut, donc pas de figure d'interférence.
Si on agit à distance sur le détecteur pour supprimer la mesure, pas d'effet visible à distance, donc toujours pas de figure d'interférence.

Je peux hasarder une description calquée sur celle de l'expérience RPE (EPR inversée), de Dolev et Elitzur. Dans l'expérience RPE, on peut décomposer la fonction d'onde initiale, qui est le produit de deux fonctions d'ondes complètement indépendantes, en une somme de deux états intriqués : un état corrélé et un état anti-corrélé. On décompose en quelque sorte un état quelconque dans une base d'états intriqués (alors qu'ils ne sont pas intriqués).
La mesure finale impose au système de se projeter soit sur un état corrélé, soit sur un état anti-corrélé. On peut donc trier les systèmes obtenus en mettant les corrélés d'un côté et les anti-corrélés de l'autre, tous exhibant ainsi une corrélation à distance (bien qu'ils n'aient jamais interagi entre eux, d'où l'expression "RPE", puisque l'intrication a lieu dans le futur des mesures, et non dans leur passé).

Il me semble que l'expérience de la gomme quantique est du même type. En tout cas ce qui est sûr, c'est qu'avec deux convertisseurs bas, il n'y a pas d'interférences sur l'écran. Je suppose qu'à la sortie des convertisseurs, les photons sont dans une superposition de deux phases, l'une donnant les franges claires, l'autre les franges sombres.
C'est compatible avec la déduction précédente qui nous indiquait qu'il ne doit pas y avoir de franges sur l'écran. Cela signifierait qu'un seul convertisseur, avec le photon en superposition de phase à la sortie, suffit à brouiller les franges.

La notion de "gomme quantique" serait ainsi une nouvelle expression malheureuse, suggèrant un phénomène d'effacement qui n'a absolument pas lieu.
Ce ne serait pas la gomme qui "efface l'information wich way", ce serait la lame recombinatrice qui serait réglée de façon à trier les composantes anti-corrélées (ensemble de franges 1) des composantes corrélées (ensemble de frnages 2), mais ceux-ci préexisteraient dans toutes paire de particules non intriquées, par décomposition mathématique.

[inviteebb37b99]

Pio2001 merci mille fois de tes interventions toujours pertinentes. J'en suis encore a décortiquer et digérer ta réponse à un autre de mes posts mais je trouve ton implication et ton application dans ce forum louable.

Donc tu as écris :

"Si on agit à distance sur le détecteur pour supprimer la mesure, pas d'effet visible à distance, donc toujours pas de figure d'interférence."

Qu'entends-tu par "pas d'effet visible à distance" ?

En fait je me trouve confronté à un paradoxe. Si dans le schéma que j'ai présenté la présence ou l'absence du capteur de photon permet ou empêche la figure d'interférence, cela permet une communication dans le passé. (donc je doute de la présence des figures d'interférences dans les deux scénarios).

L'envers du paradoxe, c'est qu'en assumant l'absence de figures d'interférences comment expliquer qu'elles existent dans l'expérience de la gomme quantique à choix retardé ?

Ou pour être plus précis, s'il y a phénomène d'interférence dans l'expérience de la gomme quantique à choix retardé, elle ne peut pas n'être expliqué que par l'incapacité de l'utiliser pour enfreindre les lois de la relativité. Donc pourquoi le phénomène responsable des figures d'interférences dans l'expérience de la gomme quantique à choix retardé n'entrerait-il pas en jeu dans la version modifiée que j'ai présenté pour les créer ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Pio2001]

Pio2001 merci mille fois de tes interventions toujours pertinentes. J'en suis encore a décortiquer et digérer ta réponse à un autre de mes posts mais je trouve ton implication et ton application dans ce forum louable.

En fait, c'est un sujet que j'adore, et dont j'ai compris le principe. Donc c'est un plaisir

Qu'entends-tu par "pas d'effet visible à distance" ?

En fait je me trouve confronté à un paradoxe. Si dans le schéma que j'ai présenté la présence ou l'absence du capteur de photon permet ou empêche la figure d'interférence, cela permet une communication dans le passé. (donc je doute de la présence des figures d'interférences dans les deux scénarios).

C'est exactement ce que je voulais dire, de façon plus radicale : l'ajout ou le retrait du détecteur ne peut de toutes façons pas modifier la figure sur l'écran.

L'envers du paradoxe, c'est qu'en assumant l'absence de figures d'interférences comment expliquer qu'elles existent dans l'expérience de la gomme quantique à choix retardé ?

Elles ne sont pas présentes non plus dans l'expérience du choix retardé. L'écran y est uniformément recouvert d'impacts, comme l'illistre la figure I de Wikipedia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Exp%C3%..._Marlan_Scully

On peut ensuite librement diviser cette répartition uniforme en sommes de franges. L'une de ces sommes correspond à des états précis des photons détectés plus tard au niveau de la lame recombinatrice. C'est une corrélation EPR à distance, comme pour les spin. En A, le photon a une chance sur deux de tomber dans un réseau de frange plutôt que dans l'autre, en B il a une chance sur deux de se recombier tout droit où sur le côté, mais il y a toujours corrélation quantique "à distance" entre l'issue de la recombinaison et le réseau de frange choisi.

Donc pourquoi le phénomène responsable des figures d'interférences dans l'expérience de la gomme quantique à choix retardé n'entrerait-il pas en jeu dans la version modifiée que j'ai présenté pour les créer ?

Tu n'as pas mis de lame recombinatrice pour mesurer la phase relative des photons, donc tu ne peux pas séparer ton écran uniformément couvert d'impacts en deux groupes de franges.

[inviteebb37b99]

Par lame recombinatrice, j'assume que c'est ce qui permet de prendre les mesure des détecteurs de photon dans l'expérience originale et d'identifier les points d'impacts correspondants. Je prend la peine de spécifier parcequ'en fait je n'ai aucune idée de ce que c'est.

Mais il y a eu phénomène d'interférence. Par exemple, même si dans l'expérience originale les données des détecteurs ne nous étaient pas transmises, il nous serait impossible de distinguer cette figure d'interférence mais elle existe tout de même non ?

D'après ce que j'avais lu sur cette expérience, si on retirait le miroir semi-réfléchissant "F" (dans le shéma de wikipédia) même si c'était fait après les impactes des photons signaux, la figure d'interférence n'apparaitrait plus.

Donc bien que l'on ne puisse l'utiliser pour communiquer dans le passé (puisqu'il faudrait aussi envoyer les résultat des détecteurs, je suppose afin d'utiliser les données avec la lame recombinatrice) il y a effectivement eu communication dans le passé. Non ? Elle n'était seulement pas déchiffrable.

Et dans ce cas, dans mon scénario, la lame recombinatrice ne servirait à rien puisque je n'ai pas de sous ensemble à comparer. (disons que j'ai mis un convertisseur bas des deux côté, et qu'il y a soit un détecteur de photon pour chacun des photon témoins ou aucun).

En ayant aucun détecteurs, normalement est-ce que ce n'est pas seulement un variante de l'expérience des fentes de Young ? L'ajout de convertisseur bas sans détecteurs serait suffisante pour annuller les figures d'interférences ?

[inviteebb37b99]

En fait, si ma vie en dépendait, j'aurais parié que si les détecteurs étaient placé pour que la mesure ait lieu avant l'impacte, et qu'ils étaient éteint que les figures d'interférences seraient présentes.

[invitea774bcd7]

La figure d'interférence disparaît si tu ne fais que songer à l'éventualité de connaître l'état du photon…

[inviteebb37b99]

Hé hé

J'ai pourtant bien lu sur wikipédia que l'ajout d'un convertisseur-bas ne retirait pas la figure d'interférence :

"Il est important aussi de souligner que le « convertisseur bas » ne détruit pas l'état quantique du photon : il n'y a pas de « mesure » et l'état des deux photons en sortie respecte l'état de superposition du photon en entrée."

Source :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Exp%C3%..._Marlan_Scully

ou si comme pour moi, ce lien ne marche pas pour vous, cherchez pour "Expérience de la gomme quantique à choix retardé" dans wikipédia en français.

[Pio2001]

Par lame recombinatrice, j'assume que c'est ce qui permet de prendre les mesure des détecteurs de photon dans l'expérience originale et d'identifier les points d'impacts correspondants. Je prend la peine de spécifier parcequ'en fait je n'ai aucune idée de ce que c'est.

C'est le bidule appelé F sur la figure. En anglais c'est un BS (Beam Splitter), mais je trouve cela bizarre d'appeler cela un splitter (lame séparatrice) alors qu'on l'utilise ici pour réunir les deux voies.

Mais il y a eu phénomène d'interférence. Par exemple, même si dans l'expérience originale les données des détecteurs ne nous étaient pas transmises, il nous serait impossible de distinguer cette figure d'interférence mais elle existe tout de même non ?

A mon sens, non, je trouve plutôt artificiel de dire qu'elle existe. C'est un peut comme, lorsqu'on dit qu'un vecteur incliné à 45°, qui est la somme d'un vecteur horizontal et d'un vecteur vertical, que le vecteur horizontal existe à l'intérieur du vecteur diagonal.

D'après ce que j'avais lu sur cette expérience, si on retirait le miroir semi-réfléchissant "F" (dans le shéma de wikipédia) même si c'était fait après les impactes des photons signaux, la figure d'interférence n'apparaitrait plus.

On ne pourrait clairement plus la "faire apparaître". Le miroir-machin-BS en F réalise une mesure de différence de marche (c'est ainsi qu'on appelle les différneces de longueur) entre les deux chemins optiques. Sans cette mesure, pas d'info sur des franges éventuelles, qui sont elles aussi des mesures de différence de marche.

Donc bien que l'on ne puisse l'utiliser pour communiquer dans le passé (puisqu'il faudrait aussi envoyer les résultat des détecteurs, je suppose afin d'utiliser les données avec la lame recombinatrice)

Tout-à-fait

il y a effectivement eu communication dans le passé. Non ? Elle n'était seulement pas déchiffrable.

Il y a eu réduction du paquet d'onde.
Dans l'expérience d'Aspect, elle était non locale, cette réduction du paquet d'onde, et on considère que c'est un "formalisme pour prévoir les probabilités de résultats", et non une réalité, et Bohr, qui a fourni une superbe interprétation de la mécanique quantique, jamais dépassée depuis 80 ans, disait que c'était tout ce qu'on devait exiger d'une théorie scientifique. Le reste n'étant que métaphysique.

Dans l'expérience de Marlan Scully la réduction du paquet d'onde aurait pu être non locale aussi, si on avait bien séparé l'écran de la trajectoire menant aux détecteurs.
Mais en l'occurence, c'est exactement équivalent de dire que c'est l'impact sur l'écran a mesuré la différence de marche entre les photons, les forçant à prendre un état qui détermine leur voie de sortie à l'issue du dernier beam splitter en F, que de dire l'inverse, que c'est la voie empruntée au sortir du beam splitter en F qui a mesuré la différence de marche, forçant les photons signaux à prendre un état qui détermine leur probabilité d'impact sur l'écran.
Je crois que c'est un point qui n'est pas très bien compris dans cette expérience.

Et dans ce cas, dans mon scénario, la lame recombinatrice ne servirait à rien puisque je n'ai pas de sous ensemble à comparer. (disons que j'ai mis un convertisseur bas des deux côté, et qu'il y a soit un détecteur de photon pour chacun des photon témoins ou aucun).

La lame crée les sous ensemble à comparer. Si tu rajoutes un second convertisseur et une lame recombinatrice (beam splitter), tu retombe sur le schéma de Marlan Scully, non ?

En ayant aucun détecteurs, normalement est-ce que ce n'est pas seulement un variante de l'expérience des fentes de Young ? L'ajout de convertisseur bas sans détecteurs serait suffisante pour annuller les figures d'interférences ?

[...]

J'ai pourtant bien lu sur wikipédia que l'ajout d'un convertisseur-bas ne retirait pas la figure d'interférence :

"Il est important aussi de souligner que le « convertisseur bas » ne détruit pas l'état quantique du photon : il n'y a pas de « mesure » et l'état des deux photons en sortie respecte l'état de superposition du photon en entrée."

J'ai bien l'impression que leur description est fausse. Pour moi, ce ne sont pas les détecteurs qui détruisent la figure d'interférence, mais les convertisseurs bas.
Ceux-ci ne détruisent pas la superposition quantique "chemin B + chemin C". Elle reste superposée malgré la présence des convertisseurs, qui n'effectuent pas de mesure de positions. Mais je pense qu'ils détruisent, ou qu'ils brouillent la phase des photons qui les traversent, empèchant toute figure d'interférence d'apparaître directement...

Je me trompe peut-être, parce que cela voudrait dire que les détecteurs J et K sont inutiles.

[invite3818d6d3]

L'expérience de la gomme quantique retardée ne démontre-t-elle pas que le passé est lié au futur?
Synchro

[Pio2001]

Je ne pense pas, car on ne mesure que des corrélations. Rien ne dit que ce soit le résultat du passé qui soit causé par celui de l'avenir, et non l'inverse.
La théorie laisse ce point ambigu.

Il y a bien une sorte de non localité, mise en évidence par les inégalités de Bell dans les expériences EPR, et qui agit ici aussi, mais la compréhension de ce paradoxe ira certainement plus loin que les simples notions de passé et de futur.

[chaverondier]

L'expérience de la gomme quantique retardée ne démontre-t-elle pas que le passé est lié au futur ?

Je ne pense pas, car on ne mesure que des corrélations. Rien ne dit que ce soit le résultat du passé qui soit causé par celui de l'avenir, et non l'inverse. La théorie laisse ce point ambigu. Il y a bien une sorte de non localité, mise en évidence par les inégalités de Bell dans les expériences EPR, et qui agit ici aussi, mais la compréhension de ce paradoxe ira certainement plus loin que les simples notions de passé et de futur.

Pour faciliter la discussion, reprenons plutôt, comme base de discussion, l'article http://www.bottomlayer.com/bottom/ki...scully-web.htm plus détaillé que l'article de Wikipédia. On peut être tenté par la façon de voir suivante :

Les ossements de dinosaures d’une part, les traces des premiers êtres vivants sur terre d’autre part et des évènements encore plus anciens (mis en évidence par les observations des astronomes grâce à l’interprétation qu’en donnent les astrophysiciens) suggèrent très fortement une notion de temps (et de passé) indépendante de la notion d'observateur humain et même d’observateur tout court. Doit-on, suite aux travaux de M. Bitbol, C. Rovelli, A. Grinbaum, W. Zurek, A. Zeilinger, H.D. Zeh et quelques autres, considérer que l'existence passée des dinosaures, l'évolution du relief terrestre et de la distribution des mers (mise en évidence par l'observation de couches sédimentaires successives) l’explosion de supernovae etc, etc, ne sont pas des événements s’étant objectivement produits dans un passé ayant objectivement existé, mais doivent être considérés comme créés par nos observations ?

Bref, même si l'écoulement du temps s’effectue par incrémentations successives, chaque incrément correspondant à un acte d'observation (c’est à dire à l'enregistrement d'une information) il est tentant de penser que la notion d’enregistrement d’information peut se passer de la référence à l’espèce humaine (pour s’élargir, a minima, à l’ensemble du règne du vivant et peut-être même se passer de cette référence). Cela me semble nécessaire pour retomber sur une interprétation de l’écoulement du temps quasi observateur-indépendante conformément à ce que nous croyons en savoir.

Maintenant, comment réconcilier une notion "quasi objective" d'écoulement du temps (ou encore un écoulement du temps "à intersubjectivité très large (1)") avec les résultats de l'expérience de Marlon O Scully ? Il y a quand même, me semble-t-il, une possibilité. On peut penser que l’enregistrement de ces traces du passé (à savoir la détection et l'enregistrement des positions d’impact des photons signaux par le système de détection de ces photons) n'est pas vraiment un enregistrement irréversible.

Bref, il nous faut admettre qu'il est encore possible de modifier ces résultats d’enregistrement (que l’on croyait « gravés dans le marbre ») par une action d’observation (a effet explicitement non local). Il s’agit de l'observation des photons témoins EPR corrélés aux photons signaux. Cette façon de voir les choses sauve le caractère observateur-indépendant du principe de causalité (c’est à dire l’interprétation de l’écoulement du temps comme présentant un caractère quasi observateur-indépendant).

Cela revient à admettre que les corrélations EPR entre les photons témoins et le système formé par tout ce qui a interagi avec les photons signaux (notamment les appareils de mesure qui les ont enregistrés et leur environnement) sont conservées (donc encore exploitables).

Théoriquement, si on en croit la mécanique quantique, il n’y a pas de raison de considérer que ces corrélations EPR ont disparu. L'acte d'observation (which path ou both path) des paires de photons témoins modifie donc instantanément l’état quantique de l'énorme système quantique spatialement étendu formé des photons signaux, des photons témoins et de tous les appareils de détection, d’enregistrement et tout ce qui (dans leur environnement) a interagi avec eux.

Bref, malgré les résultats de l’expérience d’Alain Aspect et de celle de Marlon O scully, on peut sauver
· L’hypothèse de quasi objectivité des propriétés physiques des objets observés
· L’hypothèse de quasi objectivité de l’écoulement irréversible du temps
· L’hypothèse de quasi objectivité de la notion de causalité
· La pertinence de la notion d’espace-temps

à condition (quand même. C’est formage OU dessert) de sacrifier l’hypothèse de localité (c’est à dire l’invariance de Lorentz) a minima au niveau interprétatif (2).

Une question intéressante reste quand même de savoir s’il n’existerait pas un moyen de tirer parti de cette non localité quantique explicite supposée à des fins de transmission d’information à vitesse supraluminique (voir la levée des objections du no-communication theorem en http://perso.wanadoo.fr/lebigbang/no_communication.htm ). Voilà qui rendrait la chose réellement intéressante car cette non localité quantique explicite supposée perdrait alors son statut purement interprétatif pour devenir un phénomène observable de transmission d’information à vitesse supraluminique…à moins que, finalement, on soit confronté à une impossibilité statistique de même nature (et tout aussi mystérieuse) que celle interdisant la violation du second principe de la thermodynamique.

(1) Par exemple en admettant que la fuite d'information hors de portée d’une catégorie d’observateurs (fuite caractéristique de la notion de phénomène irréversible) est devenue "vraiment" irréversible (cad irréversible pour presque tous les observateurs possibles et imaginables) quand la dissipation de l’information dans l'environnement s'est effectuée à des échelles de temps et distance de l'ordre de l’échelle de Planck, échelle où la mécanique quantique se mélange de façon inséparable avec la gravitation (et où la notion d'espace-temps classique n'est peut-être plus pertinente, en tout cas probablement plus un espace-temps où toutes les invariances relativistes sans exception seraient respectées). C’est l’idée (étudiée au laboratoire Kastler Brossel par exemple) selon laquelle l’irréversibilité (quasi-objective ?) de la mesure quantique aurait pour origine un phénomène de décohérence gravitationnelle.

(2) Dans ce type de discussion, j’ai parfois été confronté à des objections scientifiques (des mathématiciens en particulier) indiquant que d’éventuelles violations d’invariance relativiste poseraient un problème mathématique quasi insurmontable (D. Feldmann et S. Poirier, par exemple, se sont montrés fortement hostiles à envisager de poser la question de la possibilité d’interpréter la non localité quantique comme une éventuelle violation d’invariance de Lorentz). On perdrait, m’était-il objecté, toute possibilité raisonnable d’avoir un cadre géométrique (l’espace-temps de Minkowski et sa généralisation par des variétés pseudo–Riemanniennes en RG) permettant de modéliser les invariances relativistes des lois de la physique. Or, me disait-on, les symétries relativistes n’ont jamais été mises en défaut par des observations directes.

J’ai donc signalé dans « Special Relativity and possible Lorentz violations consistently coexist in Aristotle space-time » http://arxiv.org/abs/0805.2417 (en restant dans le cadre de la Relativité Restreinte, l’extension à la prise en compte de la gravitation dans un cadre géométrique n’incorporant pas l’invariance de Lorentz dans sa structure même étant déjà largement couverte par des travaux tels que ceux de Mayeul Arminjon par exemple) qu’il était possible de faire coexister dans un même cadre géométrique (l’espace-temps d’Aristote dont la géométrie est celle du groupe d’Aristote au même titre que l’espace-temps de Minkowski a pour géométrie le groupe de Poincaré) des phénomènes respectant toutes les invariances relativistes avec d’éventuelles violations d’invariance de Lorentz

Les motivations physiques de l’étude d’éventuelles violations d’invariance de Lorentz sont, quant à elles, explicitées par un certain nombre d’articles scientifiques publiés par des auteurs tels qu’Arminjon, Will et Nordtvedt, Eling et Jacobson, Kostelecky et quelques autres.

[Pio2001]

Pour faciliter la discussion, reprenons plutôt, comme base de discussion, l'article http://www.bottomlayer.com/bottom/ki...scully-web.htm plus détaillé que l'article de Wikipédia.

Je trouve cet article assez trompeur sur deux points.

Il affirme à plusieurs reprises que les photons sont issus soit de la région A du cristal, soit de la région B, et que cette information est éventuellement effacée plus tard par le beam splitter BS.
En réalité, les photons sont en superposition quantique. L'information sur la zone A ou B est en superposition tant qu'on ne réalise pas de mesure correspondante. Le BS n'efface donc rien du tout. Lorsqu'on photon arrive sur le BS, cela signifie qu'aucune mesure which way n'a été faite, et que la superposition de A et de B existe toujours.

Ensuite, en conclusion, l'article indique que des interférences ont été enregistrées au temps t2 par le détecteur t0. Ce qui est faux. C'est le compteur de coïncidence, en t5, qui exhibe des interférences. En D0, au temps t2, il n'en existe aucune.

La position des impacts des photons n'est donc absolument pas modifiée par l'information acquise en t6.

Bref, il nous faut admettre qu'il est encore possible de modifier ces résultats d’enregistrement (que l’on croyait « gravés dans le marbre ») par une action d’observation (a effet explicitement non local). Il s’agit de l'observation des photons témoins EPR corrélés aux photons signaux.

Il n'y a absolument pas besoin de "déplacer" les impacts. L'article de wikipedia est plus clair sur ce point grâce aux schémas montrant comment, sans modifier la position d'aucun impact sur l'écran, on peut exhiber a posteriori les figures d'interférence à partir d'une répartition uniforme.

D'autre part, je pense que la corrélation entre les photons témoins et les photons signaux est du même type que la corrélation entre les polarisations des photons de l'expérience d'Aspect. Or j'avais montré dans une autre discussion (*) que les résultats de mesure chez Aspect étaient bel et bien "gravés dans le marbre", sinon, l'inégalité de Bell n'aurait pas pu être violée.

La violation de l'inégalité de Bell résulte en effet des corrélations partielles entre paires d'observables pas tout à fait conjuguées (mesures de polarisations selon des angles qui différent de pi/8 radians). Or ces corrélations n'existent que pour les états de particules élémentaires. Elles n'existent pas pour des états de systèmes macroscopiques de mesure, car les résultats correspondants à des mesures distinctes ont des vecteurs d'onde orthogonaux (deux positions distinctes d'une aiguille, par exemple). Or il est essentiel de pouvoir décomposer un résultat obtenu selon un angle a en somme de résultats correspondants à la mesure sur l'angle a + pi/8 pour observer la violation de l'inégalité.

Si on pouvait mesurer une inégalité de Bell dans l'expérience de Marlan Scully, on pourrait certainement réfuter l'hypothèse d'une modification a posteriori des résultats de mesure en D0 par ceux obtenus en D1 et D2 (à moins que l'intrication en jeu n'ait vraiment rien à voir avec celle des photons d'Aspect).

On en concluerait que le déroulement de l'expérience est conforme aux interprétations de Bohr ou de Rovelli.

D'après ce que j'ai compris, les photons émis par le cristal sont intriqués du point de vue de la différence de marche entre les deux chemins optiques qui leurs sont proposés par les fentes.
C'est-à-dire que si on mesure la différence de marche entre les deux chemins sur un photon, avec le détecteur D0 pour tracer une figure d'interférence, ou bien avec un beam splitter BS qui annule l'intensité sur une voie de sortie et la maximise sur l'autre lorsque les deux chemins incidents présentent un certain déphasage, ou trouve un résultat complètement aléatoire, mais toujours en corrélation avec celui que l'on peut mesurer sur l'autre photon. Exactement comme le résultat aléatoire, mais corrélé, des spins 1/2 dans l'expérience EPR variante Bohm : rien n'est observable localement, mais une corrélation apparait en comparant les mesures.

Nous pouvons donc dire que l'enregistrement du photon signal en D0 réalise au temps t2 une réduction partielle du paquet d'onde en excluant des états possibles ceux où la différence de marche entre le chemin optique issu de A et le chemin optique issu de B donnent une interférence d'amplitude nulle à cet endroit.

Le photon témoin reste dans une superposition d'états. Celle-ci comprend comme potentialités le chemin A seul et le chemin B seul, si on mesure ce chemin avec les détecteurs D3 et D4. Ce qui correspond à une observable incompatible avec la mesure de différence de marche, donc ne présente pas de corrélation avec les impacts sur l'écran. C'est comme si on avait mesuré d'abord la position d'un côté, et la quantité de mouvement de l'autre. Ou encore le spin horizontal d'un côté, et le spin vertical de l'autre. On détruit l'intrication.

Mais lorsque le photon témoin n'est pas renvoyé vers D3 ou D4, cette superposition partiellement réduite, du point de vue de l'observable "différence de marche", reste décomposable en somme quantique de différences de marche excluant celle qui aurait donné une frange sombre à l'endroit de la mesure, comportant une faible proportion de différences de marche produisant une frange d'intensité faible à l'endroit mesuré en D0, et une forte proportion de différences de marche produisant une frange claire à l'endroit mesuré par D0.

Le beam splitter BS réalise une mesure de cette différence de marche, déjà partiellement déterminée par D0, et comme le système était au départ intriqué, il trouve un résultat en corrélation avec la position sur l'écran.

Ainsi, du point de vue de l'interprétation, il est équivalent de dire que c'est la position mesurée sur l'écran par D0 qui détermine le chemin de sortie du photon témoin du beam splitter final, que l'inverse.
De même que dans l'expérience EPR, il est équivalent de dire que c'est le spin bas d'un côté qui a provoqué le spin haut de l'autre, que l'inverse.

[chaverondier]

La position des impacts des photons n'est donc absolument pas modifiée par l'information acquise en t6. Il n'y a absolument pas besoin de "déplacer" les impacts.

Besoin, effectivement, non. Pas plus qu'il n'y a besoin de considérer l'expérience d'A. Aspect comme la manifestation d'une non localité quantique explicite. L'hypothèse épistémique, consistant à admettre qu'il n'existe pas de propriété physique objective mais seulement des résultats d'observation suffit à "expliquer"... les résultats d'observation (comme toujours quand on aborde le problème de la mesure quantique sous toutes ses formes, même les plus déroutantes).

L'article de wikipedia est plus clair sur ce point grâce aux schémas montrant comment, sans modifier la position d'aucun impact sur l'écran, on peut exhiber a posteriori les figures d'interférence à partir d'une répartition uniforme.

Ca n'est pas ça le problème. Ce point là c'est la base même de cette expérience. La question c'est celle de l'interprétation de cette interférence "cachée" dans les signaux recueillis par le capteur D0 avant que ne soient réalisées les mesures en D1, D2 et les mesures de comptage des coincidences.

On peut :

* soit considérer que cette figure d'interférence (émergeant par miracle des impacts mesurés par le capteur D0 grâce au comptage des coincidences de ces impacts avec les impacts détectés par les capteurs D1 et D2) existait déjà (implicitement) avant la mesure de comptage des coincidences grâce à des causes antérieures à cette mesure de comptage. C'est l'interprétation réaliste et locale dont on sait qu'elle ne marche pas.

* soit que cette figure d'interférence n'avait pas d'existence (même implicite) avant la mesure et que donc les mesures D1, D2 et le comptage des coincidences ont, en quelque sorte, créé une figure d'interférence pourtant formée d'impacts qui ont été enregistrés dans le passé. En effet, cette interférence n'a pas d'existence, selon l'interprétation épistémique, avant qu'elle ne soit mise en évidence par les mesures de D1, D2 et des comptages des coincidences (mesures pourtant postérieures à la détection des impacts qui forment cette figure d'interférence). C'est l'interprétation épistémique

* soit qu'elle a été créée (de façon explicitement non locale) par les mesures D1, D2 et le comptage des coincidences au moment où ces mesures ont été réalisées et ce par une modification forcément inobservable puisque tout ce que l'observateur peut observer, c'est le résultat final (des mesures de D0, D1, D2 et des comptages de coincidences). En effet, les souvenirs de l'observateur sont eux aussi (via l'état quantique de l'observateur) corrélés, par les mesures D1, D2 et de comptage des coincidences, avec les observations des impacts enregistrés par le détecteur D0. C'est l'interprétation réaliste non locale.

* Il reste l'interprétation réaliste, locale, mais violant le principe de causalité à la John Cramer.

[Pio2001]

Je vois les choses de façon moins mystérieuse. Mais je ne les ai pas formalisées mathématiquement dans le cadre de cette expérience, car l'expression des fonctions d'ondes desquelles découlent les franges dans une expérience à double fentes est assez compliquée, et il me faudrait étudier quelques cours avant d'être capable de le faire.

J'ai toutefois étudié l'expression en vecteurs d'onde dans une expérience similaire : celle de l'effet EPR inversé, dit RPE, décrite dans le travail de thèse de Shahar Dolev : http://dolevim.org/shahar/Files/DisserTeXion.pdf
Voir § 6.4 page 95.

Je trouve qu'il y a des similitudes avec l'expérience du choix retardé, car une observation réalisée au temps t permet de faire apparaître des corrélations quantiques dans des états quantiques passés.
L'expérience RPE ajoute un "exploit" supplémentaire : les atomes qui présentent une corrélation quantique à distance, n'ont jamais, ni dans le passé, ni dans le futur, interagi l'un avec l'autre !

C'est l'observation d'un résultat qui provoque leur intrication, et ce "à distance", c'est-à-dire, selon le principe de localité, "sans aucunement les perturber" !

Ce cas est plus simple à formaliser, car les observables ont des valeurs propres discrètes.

On s'aperçoit, en écrivant la fonction d'onde des atomes, que cette fonction d'onde peut être écrite comme la somme de deux termes qui présentent l'un une corrélation, l'autre une anti-corrélation.

Nous partons donc (voir p 95 du mémoire de thèse) avec deux atomes indépendants, de spin 1/2. L'atome numéro 1 et l'atome numéro 2. Chaque atome est préparé dans un état de spin +1 selon l'axe Ox, puis envoyé dans un champ magnétique orienté selon Oz. On ne mesure pas le chemin suivi. On place simplement deux boites étanches à l'issue de ceux-ci, qui se referment toutes deux après l'arrivée de l'atome. On ne sait pas dans quelle boîte il se trouve.

Nous avons donc (équations 6.3 et 6.4) :





Nous pouvons donc dire qu'avant l'interaction avec le photon, les deux atomes étaient dans l'état non intriqué



On intrique un photon avec cet état, ce qui correspond à l'expression 6.5 / 6.6 / 6.7 de Dolev (son éditeur de texte a eu des ratés dans la numérotation des formules), aux facteurs du photon près (et à une erreur de spin +/- près). La détection de ce photon nous permet de projeter, du fait de l'intrication, l'état des atomes vers



(Expression en-dessous de la 6.8 et qui n'a pas de numéro). Le déphasage vient de l'intrication avec le photon.

Nous avons donc projeté un état a priori quelconque, séparable, vers un état corrélé et non séparable !
Dolev indique que l'on peut en dériver une violation d'inégalité de Bell, mais il faudrait vérifier, car cet état ne va pas se comporter comme un état EPR (avec la phase - pour le second terme) lors d'un changement de base. Et le changement de base est crucial pour l'inégalité de Bell (aparté : c'est même ce qui empèche deux appareils de mesure macroscopiques de violer l'inégalité de Bell : ils ne peuvent pas changer de base).

Ce qui est remarquable ici, c'est que ces deux termes préexistaient, écrits clairement, dans l'expression de .

En fait, l'expression de l'état non corrélé peut s'écrire comme la somme d'un état corrélé et d'un état anti-corrélé :


[Terme corrélé]
[Terme anti-corrélé]

C'est une décomposition aussi triviale que de dire que le nombre 4 peut se décomopser en 2+2, ou en 1+3, ou encore en 3+1.

Je suis convaincu, mais il reste à l'écrire mathématiquement, qu'il en est de même pour les jeux de franges d'interférence dans l'expérience du choix retardé. L'état intriqué de départ, produit par le cristal de conversion, doit être décomposable en somme d'états produisant chacun un jeu de franges complémentaires. Exhiber ces jeux de franges après coup est alors une opération ne présentant aucune difficulté d'interprétation, vu que le photon témoin garde une trace mesurable de ces états.

C'est le fait que les atomes n'aient jamais interagi dans l'expérience RPE, et que leurs corrélations préexistent algébriquement dans l'expression de leur état qui me fait penser cela.

Pour le dire autrement, les montages expérimentaux "RPE" et "choix retardé" constituent des appareils de mesure spéciaux, auxquels on peut associer une observable dont les vecteurs propres sont des états corrélés (pour le montage RPE), ou qui présentent des interférences (pour le montage choix, retardé), alors que les états initiaux, combinaisons linéaires de ces états propres, ne présentent pas de corrélation, ou pas d'interférences.

Ainsi, l'opération qui consiste à retrouver les franges d'interférence dans l'expérience du choix retardé serait exactement similaire à celle qui consisterait à retouver l'ensemble des impacts du bas et l'ensemble des impacts du haut obtenus par Alice dans l'expérience EPR à spins 1/2 à partir de l'ensemble de tous ses impacts mélangés, haut et bas, en effectuant une mesure très tardive sur la particule de Bob, qui aurait suivi un plus long chemin (comme dans l'expérience EPR des îles Canaries, avec Alice à quelques mètres de l'émetteur, et Bob à 144 km, sur l'île voisine).

[Pio2001]

Hé, ça me donne une idée d'expérience !

Et si dans une expérience EPR à spins 1/2 on plaçait des fentes à la sortie de l'un des deux Stern & Gerlach, de façon à faire interférer les spins de valeur + avec ceux de valeur -, tout en les mesurant de l'autre côté, qu'est-ce qu'on verrait ?

[Pio2001]

Je me répond à moi-même.

On prépare une paire de particules de spin 1/2 intriquées dans l'état de l'exemple standard de Böhm :



On place des appareils de mesure de spin de chaque côté, orientés verticalement. On a donc une proportion en quantité égale de spin haut et de spin bas de chaque côté. Et on a anticorrélation : si le spin est haut d'un côté, il est bas de l'autre, et réciproquement.

A présent, plaçons un écran à double fente à la sortie de l'appareil de mesure de Bob, de façon à ce que les trajectoires des particules de spin haut puissent interférer avec les trajectoires des particules de spin bas, et éloignons le détecteur d'Alice de sorte qu'on puisse observer les interférences avant que la particule A n'atteigne le détecteur d'Alice. Voir pièce jointe.

Qu'observe-t-on sur l'écran ?

Nous savons que tant que l'on observe pas le résultat de la mesure de spin, la valeur de celui-ci reste indéterminée. Par exemple, on peut tout-à-fait recombiner des faisceaux de particules issus d'un appareil de mesure de spin en un seul faisceau afin "d'effacer" l'information sur le chemin suivi. Par conséquent, le simple fait de traverser l'appareil, sans enregistrer la trajectoire, ne réalise pas la projection de la fonction d'onde sur une valeur déterminée.

Comme le système est dans une superposition à poids égal, quel que soit l'angle considéré pour le détecteur, de valeurs de spin, la particule de Bob se trouve dans une superposition de trajectoires correspondant à chacune des fentes.
Les deux trajectoires vont alors interférer, et en enregistrant plusieurs impacts successifs, une figure d'interférence va se former.
Bob réalise ainsi une mesure incompatible avec celle du spin, puisqu'il ne peut pas définir par quelle fente est passée sa particule, donc quelle valeur de spin elle possédait.

Un instant plus tard, Alice enregistre la valeur du spin de sa particule. Elle peut donc en déduire par quelle fente est passée celle de Bob, puisqu'elle est anti-corrélée avec la sienne. Celui-ci ne peut donc pas avoir enregistré d'interférence !

Alors qu'observe Bob ? Des franges d'interférences, ou non ?

Examinons les hypothèses.

1-Bob observe des franges d'interférences. Mais sa mesure est incompatible avec une mesure de spin. Sa mesure brise l'intrication en projetant l'ensemble du système sur un état non intriqué. Alice mesure un spin quelconque qui n'est plus du tout corrélé avec le chemin suivi par la particule de Bob.
Problème : Alice peut modifier l'orientation de son détecteur après que Bob ait fait sa mesure, et avant de recevoir sa particule. La mesure de Bob ne pouvant pas avoir d'effet non local, elle doit enregistrer une proportion égale de résultats + et - selon toutes les orientations. Or quel genre d'état non intriqué peut bien donner une telle distribution ?

2-Bob n'observe pas de franges. L'état intriqué de départ n'a pas les mêmes phases que l'état d'une particule seule. Il ne conduit pas à l'apparition de franges d'interférences malgré les fentes, car la phase de chaque chemin est une superposition sur les états possibles de l'autre particule. Il y a donc superposition de plusieurs systèmes de franges indiscernables, comme dans l'expérience du choix retardé de Kim et Scully.
Problème : si Alice approche son détecteur et mesure le spin de sa particule avant Bob, Bob reçoit une particule non intriquée, et doit donc constater l'apparition de franges. Alice peut donc communiquer à distance avec Bob. Ce qui contredit le théorème de non-communication.

Par conséquent, le système de franges qu'observe Bob dépend du résultat de la mesure d'Alice ! Comme Alice ne peut pas biaiser ses mesures, Bob continue d'observer une superposition de plusieurs systèmes de franges qui lui donnent comme total une répartition uniforme.

Question amusante : si Alice peut exhiber les systèmes de franges sur l'écran de Bob en séparant les impacts correspondants à sa mesure + des impacts correspondants à sa mesure -, en fonction de leur instant d'arrivée, pourra-t-elle faire glisser la figure d'interférence obtenue en pivotant au préalable son appareil de mesure ?
Question subsidiaire : si oui, et si au lieu de pivoter l'appareil elle pivote le spin de la particule, un décalage complet du système de franges sera-t-il obtenu après une rotation d'angle Pi, 2Pi, ou 4Pi ?

[Chip]

Finalement quelle est ta conclusion?

Par conséquent, le système de franges qu'observe Bob dépend du résultat de la mesure d'Alice ! Comme Alice ne peut pas biaiser ses mesures, Bob continue d'observer une superposition de plusieurs systèmes de franges qui lui donnent comme total une répartition uniforme.

Question amusante : si Alice peut exhiber les systèmes de franges sur l'écran de Bob en séparant les impacts correspondants à sa mesure + des impacts correspondants à sa mesure - (...)

Si je comprends bien tu conclus que, après corrélation avec les mesures d'Alice, Bob est en mesure d'extraire deux figures d'interférences ("invisibles" tant qu'il n'a pas accès aux mesures d'Alice)?

[Pio2001]

Par analogie avec l'expérience du choix retardé, je pense que cela doit se passer ainsi.

Mais ce n'est qu'un pari de ma part.

[Chip]

Dans la version que tu as proposée, Bob ne peut pas "révéler" des figures d'interférences après avoir corrélé ses mesures avec celles d'Alice, car les mesures faites par Alice correspondent au passage de la particule par une seule des fentes (en haut ou en bas). Cependant si Alice incline son détecteur, ou si Bob mélange les spins avant de les détecter, il peut mettre en évidence des figures d'interférence après corrélation avec les mesures d'Alice.

[jpapetti]

Si dans l'expérience de la gomme quantique présentée à la fig 7.5 (b), décrite p. 240, du livre de Brian Greene " La magie du Cosmos" on remplace les séparateurs (a) et (b) par des miroirs, on remplace les séparateurs (a) et (b) par des miroirs, on détecte les photons "passifs" en (2) et (3) et on doit observer des interférences.
Si on supprime (a) et (b), on détecte les photons "passifs" en (1) et (2) et on ne doit plus observer les interférences.
Le problème est que si les séparateurs (a) et (b) sont très éloignés du laboratoire de plusieurs minutes lumières, on peut observer, ou bien ne pas observer les interférences, AVANT de choisir de remplacer (a) et (b) par des miroirs ou bien de les supprimer, ce qui induit interférences ou non.
Que doit-on observer dans ce cas, interférences ou pas?

[Pio2001]

Bonjour jpapetti. Je n'ai pas ce livre. Peux tu nous indiquer les noms des séparateurs a et b et des observations 1 et 2 sur la figure de wikipedia ?

http://fr.wikipedia.org/wiki/Exp%C3%...x_retard%C3%A9

[inviteebb37b99]

Bonjour à tous, j'ai été inactif très longtemps mais j'ai par contre pu suivre avec plaisir l'évolution des différents topics.

jpapetti, c'est exactement la lecture de ce livre et spécifiquement de l'expérience tel que décrite par Greene qui sont à l'origine de ce post.

Pio, tu peux me croire, si ce livre est probablement trop vulgarisé pour ton calibre, il est la bible des néophytes tel que moi-même et sera probablement la cause de plusieurs intérogations sur ce forum. Pour cette raison seule, il mériterait que tu le lises ne serait-ce que pour relever les passages induisant en erreurs. (par exemple dans mon post sur l'expérience d'Aspect ou j'étais sous l'interprétation que ce n'était qu'un résultat statistique simple alors que c'était plus complexe).

Bref au plaisir de lire la suite.

[jpapetti]

Bonjour Pio 2001.
Voici le schéma du livre de Brian Greene de la gomme quantique.
Merci.

[jpapetti]

Pou Pio 2001.
Je suis allé voir le schéma sur wikipédia et je réitère ma question en respectant les notations de wikipédia.
Si on remplace les séparateurs (E) et (D) par des miroirs, on détecte les photons "passifs" en (H) et (G) et on doit observer des interférences.
Si on supprime (E) et (F), on détecte les photons "passifs" en (K) et (J) et on ne doit plus observer les interférences.
Le problème est que si les séparateurs (E) et (D) sont très éloignés du laboratoire de plusieurs minutes lumières, on peut observer, ou bien ne pas observer les interférences, AVANT de choisir de remplacer (E) et (F) par des miroirs ou bien de les supprimer, ce qui induit interférences ou non.
Que doit-on observer dans ce cas, interférences ou pas?

[Pio2001]

Edit : j'ai bêtement heurté la touche entrée avant d'avoir rédigé mon message

[Pio2001]

Merci, c'est plus clair.

En fait, on n'observe jamais d'interférence sur l'écran. Jamais.

Lorsque le photon rencontre les convertisseurs B et C du diagramme wikipedia, il est divisé en deux photons intriqués. Le photon signal, et le photon témoin.
Or il se trouve que lorsque deux photons sont intriqués de la sorte, aucun d'eux ne peut produire les franges d'interférence. Contrairement à ce qui se passe dans une expérience classique avec uèn photon et deux fentes, les franges disparaissent de l'écran.
En revanche, ce qui apparait, c'est l'intrication.

Voilà comment il faut interpréter l'expérience : le séparateur F, appelé gomme quantique, réalise une mesure de déphasage, ou encore de différence de marche, comme on dit en optique, sur les photons qui arrivent. Selon le déphasage entre les deux chemins incidents, que le photon témoin suit tous les deux, comme il serait passé dans les deux fentes à la fois dans une expérience de double fente, il peut être détecté en H si les interférences sont constructives du côté H (ondes en phase) et destructives du côté G (ondes en opposition de phase), ou bien détecté en G si les interférences sont constructives du côté G et destructives du côté H.

Dans l'état intriqué, le déphasage du photon entre les deux chemins est totalement indéterminé. C'est un propriété mathématique assez bizarre des états "non séparables". Si on mesure le spin d'une particule, par exemple, s'il est déterminé dans une orientation, il est automatiquement indéterminé dans la direction perpendiculaire. C'est le principe de Heisenberg, comme pour la position et la quantité de mouvement. Mais dans une expérience EPR, quand le spin des particules est intriqué, le spin de chacune est totalement indéterminé, et ce dans toutes les directions à la fois !

Ici, c'est pareil pour la phase du photon. Le fait d'être passé dans les convertisseur en a fait une paire intriquée, et c'est ainsi que toutes les franges d'interférence ont disparu. La phase du photon est devenue indéterminée pour toute mesure.

En revanche, si elle est indéterminée pour chaque chemin suivi, elle est intriquée à la phase de l'autre photon, le témoin. Quand on fait une mesure, on force le déphasage à prendre une valeur donnée. Et automatiquement, on sait que le photon jumeau possède le même déphasage entre ses deux chemins optiques.

Revenons à notre gomme quantique : on a vu qu'elle mesurait le déphasage entre les deux chemins empruntés par le photon témoin. Automatiquement, on sait quel déphasage possédaient les deux parcours du photon signal, et donc quel réseau de franges il formait sur l'écran
Si le photon arrive en H, on sait que cela détermine un déphasage, et produit un réseau de franges sur l'écran.
S'il arrive en G, on sait que cela détermine un autre déphasage, constructif en G et destrucitif en H, qui produit donc un réseau de franges différent sur l'écran.

Et la superposition de ces deux réseaux de franges se compense. Au total, les franges du premier réseau bouchent les trous du second réseau, et on observe un écran uniformément rempli, sans aucune frange.

Pour faire apparaître les franges, on envoie les photons un à un. On obtient la figurec 1 de l'article de wikipedia : pas de franges. On colorie alors en rouge les impacts détectés quand le témoin est arrivé en G, et en jaune les impacts détectés quand le témoin est arrivé en H. On obtient la figure 2 : des franges colorées qui s'interpénètrent.

Quand à l'histoire du "choix retardé", c'est une interprétation abusive. Il est bien plus logique de raisonner de la façon suivante : l'écran est un appareil de mesure qui mesure la différence de marche entre les deux chemins suivi par le photon signal. En regardant où l'impact a lieu, on sait que les interférences étaient constructives à cet endroit.
Instantanément, cela nous renseigne sur le déphasage du photon témoin. On sait alors quelle probabilité il a d'arriver sur le détecteur G ou sur le détecteur H en fonction de l'épaisseur du dioptre de la lame recombinatrice.

je peux donc maintenant répondre à ta question : Si on remplace les séparateurs (E) et (D) par des miroirs, on n'observe pas d'interférences, sauf si on colorie les impacts pour faire apparaître deux jeux de franges imbriqués.
Si on supprime E et F, on n'observe pas non plus d'interférences, en effet.

Dans les deux cas, on ne remarque aucune différence sur l'écran. Dans le premier cas, on voit venir quelqu'un, bien après l'impact, avec un feutre de couleur, faire une marque sur l'écran. Dans le second, personne ne vient. Mais sur l'écran, des impacts de partout. Toujours de partout.

[Chip]

Voilà comment il faut interpréter l'expérience : le séparateur F, appelé gomme quantique, réalise une mesure de déphasage, ou encore de différence de marche, comme on dit en optique, sur les photons qui arrivent. Selon le déphasage entre les deux chemins incidents, que le photon témoin suit tous les deux, comme il serait passé dans les deux fentes à la fois dans une expérience de double fente, il peut être détecté en H si les interférences sont constructives du côté H (ondes en phase) et destructives du côté G (ondes en opposition de phase), ou bien détecté en G si les interférences sont constructives du côté G et destructives du côté H. (...) Revenons à notre gomme quantique : on a vu qu'elle mesurait le déphasage entre les deux chemins empruntés par le photon témoin. Automatiquement, on sait quel déphasage possédaient les deux parcours du photon signal, et donc quel réseau de franges il formait sur l'écran. Si le photon arrive en H, on sait que cela détermine un déphasage, et produit un réseau de franges sur l'écran.

Cette interprétation ne me paraît pas évidente. Dans un interféromètre de Mach-Zehnder habituel, il n'y a extinction complète d'une des deux sorties que pour un déphasage bien précis (à n x 2 pi près). Dans ton interprétation, comment la détection d'un seul photon suffirait-elle à te donner une indication précise sur un déphasage?

[Pio2001]

Je pense, sans certitude absolue, que lorsqu'un photon sort de la gomme quantique par une voie ou par l'autre, cela projette la valeur de déphasage entre les deux voies, auparavant indéterminée en raison de l'intrication avec le photon signal, sur la valeur exacte correspondant à la différence de marche donnant 100 % de sortie sur cette voie. Je raisonne par analogie avec un polariseur, qui projette la polarisation du photon sur son orientation exacte, bien qu'il puisse avoir une polarisation différente avant de traverser le polariseur.

Bien entendu, comme pour une expérience EPR-Bohm avec appareils de mesure de spin non alignés, l'ordre des mesures n'a pas d'importance, et on peut considérer de façon équivalente que l'appareil A projette le système intriqué dans un état propre de l'observable correspondant à l'orientation de A, puis que l'appareil B fait une seconde projection depuis cet état vers un état final aléatoire, ou bien que c'est B qui fait la première projection, sur une direction différente de A, puis A qui fait une seconde projection. On peut vérifier que le résultat est exactement le même (aparté : c'est l'un des arguments fondamentaux soutenant le non-réalisme de la fonction d'onde).

Ici, de la même façon, il ne devrait pas y avoir de différence si on considère que l'impact sur l'écran du photon signal projette le système intriqué sur la valeur propre de déphasage correspondante à la différence de marche exacte, puis que la gomme quantique effectue une seconde projection qui donne un résultat aléatoire (sauf dans le cas exceptionnel où le photon signal est enregistré pile au centre d'une frange sombre de l'un des deux réseaux de franges, ce qui donnera une probabilité de 100 % de voir le témoin sortir par la sortie opposée).
Et on doit pouvoir faire le calcul dans le sens inverse (qui est le sens "retardé") avec exactement le même résultat final, en considérant que la gomme projette le déphasage sur la valeur propre exacte correspondant à 100 % de sortie sur cette voie, puis que l'impact sur l'écran projette de nouveau la fonction d'onde résultante avec un résultat aléatoire formant des franges.

Ainsi, "choix retardé" et "choix avancé" ne sont, en principe, que deux représentations arbitraires et équivalentes de cette expérience. Celle qui va dans le sens du "choix avancé" étant de toute évidence bien plus intuitive et pratique que l'autre.

Tout cela est purement qualitatif et je ne connais malheureusement pas la forme des fonctions d'ondes correspondantes. Je crois que le calcul donnant, avec les fentes d'Young, la probabilité d'impact sur l'écran en fonction du vecteur d'onde initial et des coordonnées de l'élément d'écran considéré ne figurait dans aucun de mes deux livres de cours.
En trouvant une expression de la fonction d'onde à la sortie des convertisseurs et en appliquant ces calculs dans les deux sens, on devrait pouvoir confirmer cette interprétation, et en bonus mieux comprendre les différences qu'il y a entre une mesure de voie de sortie et une mesure de coordonnées sur un écran.