notion de cohérence et d'incohérence en physique quantique

[dupo]

et concernant l'intrication:
dans de grand système de qu-bits, on montre que les qu-bits disparaissent à cause de l'apparition d'un chaos quantique.
Enfin, pour moi, ça montre qu'au moins dans ce système, les intrications disparaissent bien avant la mesure, et qu'au final on mesure des valeurs quasi classique.
La mesure ici, n'interviendrait pas, il faudrait que j'ai le temps de voir ça plus en détail, pffff, bon, allez, je quitte le sujet !

[Floris]

Bonjour: Ma question n'est pas vraiment scientifique. Mais simplement, j'aimerais savoir une chose ou plutôt connaitre votre point de vue. L'hypothèse des mondes multiples n'est t'elle pas un moyen had-oc ou une façon de voir ce phénomène avec le sens commun?
Encore désolé pour cet interuption. Merci à vous.
Cordialement
Flo

[Lévesque]

La décohérence fait passer l'ensemble système + appareil de mesure + environnement d'un état séparable à un état non séparable.

Pardon de revenir sur ça ! mais ça c'est ce que tu dis. Et j'ai dit qu'un état est non-enchevêtré s'il est séparable.

Tout à fait. Dans la situation où le chat serait dans l'état cohérent vivant et mort, le chat est intriqué avec l'atome radioactif et la fiole de poison, mais l'ensemble atome radioactif + fiole de poison + chat est par contre séparé de l'environnement tant que la superposition chat vivant + chat mort est une superposition cohérente (ce qui ne dure pas bien longtemps). C'est ça.

J'ai l'impression que dupo utilise le mot "séparable" dans le sens que le système atome radioactif + fiole de poison + chat comprend trois éléments distincts : séparables. D'un autre côté, il semble que Monsieur Chaverondier utilise le mot "séparable" dans le sens que le système atome radioactif + fiole de poison + chat est isolé de son environnement : séparable.

Je me trompe?

[Lévesque]

Dans la suite, ce que vous proposez d'oublier n'est pas la décohérence mais au contraire la réduction du paquet d'onde.

Quel effet la décohérence a-t-elle sur le paquet d'onde du système chat + fiole + atome? En termes simples, ça casse l'intrication entre ces trois objets, ou bien ça réduit le paquet d'onde de l'objet "Chat" parce que celui-ci est un objet classique? Si ça réduit le paquet d'onde, alors je ne comprends pas votre remarque. Il faudrait m'expliquer plus en profondeur.

Supposons un atome d'hydrogène, dans un superposition d'état de deux niveaux d'énergies. Ce que je crois comprendre, c'est que si le phénomène de décohérence n'affecte pas l'atome, alors celui-ci existe dans un état superposé d'énergies (il est isolé de l'environnement). Si, par la pensée, j'introduit de la décohérence causée par l'environnement, alors le paquet d'onde est réduit et après cet instant, l'atome existe dans un état d'énergie bien défini.

Ça ressemble à ce que vous dites:

Au départ l'ensemble atome + fiole + chat était dans un état pur (le chat était vivant et mort avec possibilité d'interférence entre ces deux états) mais ça ne dure que très peu de temps. Très rapidement, la cohérence entre état vivant et état mort est détruite par intrication EPR du chat avec l'environnement.

Donc, le phénomène de réduction du paquet d'onde peut exister dans mon exemple, seulement il ne peut pas être causé par une "décohérence" causée par l'environnement. La preuve: j'ai conservé le même exemple et ajouté l'hypothèse de von Neumann. Il peut alors y avoir réduction du paquet d'onde, par une certaine prise de conscience, malgré que la décohérence n'en soit pas la cause. Le chat est dans un état superposé tant que personne n'a ouvert la boite.

Justement, l'introduction du phénomène de décohérence a été inventé pour donner une explication au fait que le paquet d'onde de tous les objets classiques est réduit. Donc, j'ai l'impression que l'utilisation du mot "contraire" dans votre énoncé :

Dans la suite, ce que vous proposez d'oublier n'est pas la décohérence mais au contraire la réduction du paquet d'onde.

me rend tout à fait confu.

[Lévesque]

pour prolonger la discussion !
heuu, je trouve vraiment artificiel de dire que tel objet est dans une superposition de tel états.

Tout le reste de votre texte tend à montrer que l'utilisation d'un objet dans une superposition de deux états ne semble pas intuitif.

Un atome d'hydrogène dans un état superposé de 2 énergies, ça vous irait? Si vous mesurez l'énergie de l'atome avec un petit amas d'atomes, qui conserve l'information, alors ce petit amas d'atome se retrouve dans une superposition de deux états (au minimum). Vous pourriez prendre un autre paquet d'atomes, puis un autre et ainsi de suite, conservant toujours l'information sur l'état de l'atome d'hydrogène, j'usqu'à un cadran qui indique "niveau fondamental" ou "premier niveau". Vous faites ensuite une série de mesures, toujours sur des atomes d'hydrogènes dans cet état superposé d'énergies. À chaque fois, vous trouvez soit "niveau fondamental" soit "premier niveau", rien d'autre. Cependant, on sait que l'atome était dans un état superposé avant la mesure. À quel endroit dans la chaine de paquets d'atomes (le 2e? le 1000e? à celui qui a telle masse? dans le cadran? entre le cadran et l'humain? dans le cerveau de l'humain?) la brisure se produit-elle?

Vous devez, pour éviter le paradoxe, fixer un endroit (la coupure) clair, vérifiable expérimentalement, où la chaine d'objets quantiques s'arrête, pour devenir des objets classiques. Parce que l'observation du résultat de la mesure donne toujours soit "niveau fondamental", soit "premier niveau" (état classique), alors que l'atome était dans une combinaison de deux états avant la mesure (état quantique). Cette "coupure" doit se trouver entre l'objet quantique (pouvant exister dans un état superposé) et un objet classique (n'ayant pas le privilège d'être dans un état superposé).

[chaverondier]

Quel effet la décohérence a-t-elle sur le paquet d'onde du système chat + fiole + atome ? En termes simples, ça casse l'intrication entre ces trois objets ?

Pas du tout. La décohérence intrique d'abord l'atome radioactif avec la fiole de poison, puis propage l'intrication au chat, puis intrique l'ensemble atome+fiole+chat avec l'environnement proche et ainsi de suite. Si on rejette l'hypothèse du phénomène de réduction du paquet d'onde alors, de proche en proche, la décohérence propage par intrication la superposition d'état de l’atome radioactif (|désintégré>+|pas désintégré>) à l'ensemble de l'univers. L’univers avec tous les observateurs qu’il contient se retrouve « coupé en deux ».

Appliqué à la mesure d'énergie d'un atome dans la superposition |état fondamental>+|état excité> tous les observateurs sont alors dans deux états (un état dans chaque branche d’univers). Pour chaque observateur initial
* un observateur se retrouve dans un état (dans une branche d'univers) où il observe le niveau fondamental,
* une « copie » de cet observateur est dans un état où il observe le niveau excité.

Une autre hypothèse (plus raisonnable mais restant à modéliser puis à valider) consiste à envisager au contraire que le phénomène de réduction du paquet d’onde existe et stoppe la propagation du phénomène de décohérence aux environs d'objets de taille comparable à une celle d’une petite puce (c’est à dire quand la masse du système intriqué par propagation de la décohérence atteint environ la masse de Planck soit 22 microgrammes).

Justement, l'introduction du phénomène de décohérence a été inventée pour donner une explication au fait que le paquet d'onde de tous les objets classiques est réduit.

La décohérence n'a pas été inventée. Elle découle mathématiquement de la dynamique quantique. En outre, elle a été observée expérimentalement et son action provoque des effets qui sont diamétralement opposés à ceux de la réduction du paquet d’onde.

Mathématiquement, la décohérence se traduit par le passage de l'opérateur densité réduit du système observé d'un état pur (projecteur de rang 1 et de trace 1) à un état mixte (somme pondérée de projecteurs de rang 1 gardant la même diagonale). Ce nouvel état est obtenu par une annulation dynamique très rapide des termes extradiagonaux de l'opérateur densité réduit du système observé lors de l'interaction de l'appareil de mesure avec l'environnement (si cet opérateur densité réduit est exprimé dans la base des vecteurs propres de l'observable mesurée).

C'est au contraire l'hypothèse de réduction du paquet d'onde qui a été rajoutée pour tenir compte de ce qu'on observe (une seule valeur de l'observable et non plusieurs) mais sans que l'on sache modéliser sa cause et le moment où le phénomène de réduction du paquet d'onde casse la propagation du phénomène de décohérence en faisant retomber le système observé dans un état pur (repassage instantané, indéterministe et irréversible de l'opérateur densité réduit d'un état mixte à un état pur, donc avec création d'information, c'est à dire « tout le contraire » du phénomène de décohérence).

Bernard Chaverondier

[Magellan]

Tout à fait. Dans la situation où le chat serait dans l'état cohérent vivant et mort, le chat est intriqué avec l'atome radioactif et la fiole de poison, mais l'ensemble atome radioactif + fiole de poison + chat est par contre séparé de l'environnement tant que la superposition chat vivant + chat mort est une superposition cohérente (ce qui ne dure pas bien longtemps). C'est ça. Au départ l'ensemble atome + fiole + chat était dans un état pur (le chat était vivant et mort avec possibilité d'interférence entre ces deux états) mais ça ne dure que très peu de temps. Très rapidement, la cohérence entre état vivant et état mort est détruite par intrication EPR du chat avec l'environnement.Non, je ne dis pas le contraire. Ce que je dis est plus complet et plus précis c'est tout.

Dire que la décohérence fait passer le système d'un état quantique à un état classique n'est pas faux mais c'est d'une part incomplet (il manque l'étape finale : la réduction du paquet d'onde) et d'autre part imprécis (car un état peut-être superposé donc non classique vis à vis d'une observable et non superposé donc classique vis à vis d'une autre).

C'est comme si on disait (en supposant que j'aie des fruits, du lait, de la farine et du beurre) que pour manger un gâteau il faut le préparer puis le faire cuire. Ce n'est pas suffisant, à la fin il faut quand même bien le manger vraiment et la préparation+cuisson aussi bien décrite soit-elle ne décrit pas cette action finale.

Pour faire passer le chat de l'état mort et vif à l'état mort ou vif, il faut

* d'abord la décohérence rapide mais progressive, unitaire, déterministe et réversible provoquant l'intrication avec l'environnement et la perte de cohérence entre les composantes de l'état quantique (s'il s'agit d'un état quantique superposé pour l'observable en jeu),

* ensuite la désintrication brutale, non unitaire, indéterministe et irréversible, avec retombée du chat dans un état séparé de l'environnement (mais non superposé pour l'observable considérée) par un phénomène de nature inconnue qu'on appelle la réduction du paquet d'onde

L’incompatibilité entre ces deux phénomènes oblige à inventer l'hypothèse métaphysique des mondes multiples, pirouette qui permet de lever l'incohérence mathématique que l'on a sans cette hypothèse ad-hoc (elle est acceptée par des gens très bien parce-qu’à ce jour on n’a rien de plus sérieux à proposer qui soit mathématiquement cohérent). C'est exact. C'est bien pour cela qu'il manque quelque chose : la réduction du paquet d'onde. En effet, l'état final (chat dans un état mort ou chat vif mais "connu" c'est à dire caractérisé par des traces accessibles à l'observation) est à nouveau un état cohérent (son opérateur densité réduit est à nouveau celui d'un état pur, c'est à dire un projecteur de rang un).C'est le cas de beaucoup de monde sur ce sujet pointu. Jette un coup d'oeil sur le papier de Schlosshauer si tu veux vraiment en savoir plus (il est vraiment très intéressant et dresse un panorama assez complet des recherches actuelles sur la mesure quantique)

Bernard Chaverondier

Je tombe très tard dans cette discussion et n'ai qu'une seule petite question à poser : cette fameuse réduction du paquet d'onde n'est-elle pas un "effet normal" de la mesure, un état final "obligé" de la réalité ??? Comment cette réduction du paquet d'onde est-elle si inconnue ou inexplicable ?

[Magellan]

....Le phénomène de décohérence au cours duquel le système observé s'intrique avec l'appareil de mesure, puis avec l'environnement n'est que la première partie de la mesure (la partie normale et qu'on sait modéliser). La retombée indéterministe et irréversible dans l'état mort ou vif (spin up ou spin down) qui achève la mesure quantique, c'est à dire le phénomène de réduction du paquet d'onde, n'est toujours pas connu et, à ce jour, la seule façon qu'on a trouvée pour le rendre compatible avec la MQ est d'inventer l'hypothèse métaphysique des mondes multiples (sire ! Nous avons besoin de cette hypothèse).
Bernard Chaverondier

Cela apparaît pourtant comme le choix de la facilité. Pour expliquer un spin up et un spin down intriqués, on les situe dans deux mondes multiples séparés puisqu'ils ne peuvent être ensemble dans un seul même monde !!! Mais notre univers pourrait peut-être suivre une logique floue ou le oui et non coexistent en même temps ???? Ou avoir une autre explication §voir penrose) ?

[LAZAR]

notre univers pourrait peut-être suivre une logique floue ou le oui et non coexistent en même temps ????

Je sais pas, mais de là à exhumer un topic de 7 ans ....

lazar