Superposition d'état

[Lévesque]

Je me pose une question en ce moment, je vous la partage.

Imaginons un objet décrit par la mécanique quantique. Supposons que cet objet a un état tel qu'il se trouve "à la fois" dans deux niveaux d'énergies. Cet état est une solution possible de l'équation de Schrödinger, et donc, il est tout à fait justifié de se questionner sur ce qu'il représente réellement dans la nature.

Pour vérifier ce qu'il représente vraiment, il faut faire des mesures, sonder l'objet qui a cet état et accumuler des données. Je me demande alors, se pourrait-il qu'on puisse un jour fabriquer un appareil de mesure qui affiche : "L'état est superposé", ou quelque chose du genre. À ce jour, la réponse est évidemment négative. Selon moi, un peu de réflexion consacrée à cette question pourrait amener beaucoup de réponses.

D'autre part, s'il s'avère (pour une raison inconnue) qu'il soit impossible de confectionner un tel appareil de mesure, serait-il possible de le démontrer? Du moins, mathématiquement? On aurait alors un très bon indice sur la raison qui empêche la confection d'un tel appareil de mesure (et donc au moins une réponse!).

J'aimerais des opinions sur le sujet. Aussi, j'aimerais votre sentiment face à l'idée de considérer un état superposé comme représentant un phénomène se produisant réellement dans la nature

Merci!

Simon
-----

[le géant vert]

Le problème des objets quantiques c'est qu'ils ne "sont" pas dans une superposition d'états propres mais la probabilité de les trouver dans tel ou tel état propre à la suite d'une mesure c'est à dire au final la fonction d'onde peut s'exprimer facilement dans la base des états propres. En réalité le système avant la mesure n'est pas dans un état bien défini. Il oscille entre deux états (qui d'ailleurs ne sont même pas les états propres du système) à une certaine fréquence (fréquence de Bohr).
Je pense donc qu'il est déjà acquis que la machine que tu propose ne peut exister.... enfin... je crois.....

[Chip]

Le problème des objets quantiques c'est qu'ils ne "sont" pas dans une superposition d'états propres (...) En réalité le système avant la mesure n'est pas dans un état bien défini

Je ne vois pas bien ce que tu veux dire. Un système dans un état "photon passant par le trou de gauche" superposé à "photon passant par le trou de droite" est très bien défini du point de vue de la mécanique quantique (et n'oscille pas entre deux états, par ailleurs).

[Chip]

(j'ai pris l'exemple des trous d'Young parce qu'il me semble plus "intuitif", mais on peut considérer des états atomiques)

[A voir en vidéo sur Futura]

[Ludwig]

Je me pose une question en ce moment, je vous la partage.
D'autre part, s'il s'avère (pour une raison inconnue) qu'il soit impossible de confectionner un tel appareil de mesure, serait-il possible de le démontrer? Du moins, mathématiquement? On aurait alors un très bon indice sur la raison qui empêche la confection d'un tel appareil de mesure (et donc au moins une réponse!).
Simon

Bonjour,
Il est connu je crois, que faire une mesure sur un système consiste à dévier une petite partie de l'énergie présente dans le dit système vers un instrument. Par le fait même de prélever de l'énergie on modifie l'état du système me semble t'il. On peut voir ici toutes les difficultées qui se présentent et je dois dire que je ne sais pas si nous avons résolu ce problème dans sa totalité.

[spi100]

Je me demande alors, se pourrait-il qu'on puisse un jour fabriquer un appareil de mesure qui affiche : "L'état est superposé", ou quelque chose du genre. À ce jour, la réponse est évidemment négative.

Pas si sûr.
Si ton appareil de mesure est fortement couplé à un environnement, il ne donnera jamais de mesures superposées. Le couplage avec l'environnement détruit (absorbe) l'information de superposition, en un temps extrêment court, si bien que de tels états ne sont pas observables.

Par contre si ton appareil de mesure est faiblement couplé, il peut te donner une mesure d'états superposés. En effet, si le couplage est faible, les temps d'amortissement des termes non-diagonaux de la matrice densité peuvent devenir très longs, et il devient alors possible d'observer l'appareil de mesure dans des états superposés.

Ca a été vérifié expérimentalement

http://www.lkb.ens.fr/recherche/qedc...prototype.html

http://www.cnrs.fr/Cnrspresse/n34a2.html

[Lévesque]

Désolé pour le temps de réponse. Merci à tous pour vos contributions. Évidemment, comme le dit spi100, si le phénomène de décohérence est observé expérimentalement alors il est difficile de douter que la superposition d'état représente objectivement un état réel des microobjets de la nature.

J'ai alors une autre question. J'ai l'impression que l'observation du phénomène de décohérence réprouve l'interprétation bohmienne. Parce que dans cette interprétation, la superposition d'état n'est pas un état objectif (je me trompe?). Si on observe des franges dans l'expérience de Young, selon Bohm, c'est à cause de la distribution des conditions initiales, et surtout pas parce que le photon passe à la fois par les deux fentes (superposition de deux états de position).

Ceux qui aiment la théorie de Bohm affirment haut et fort qu'elle reproduit les prédictions de la MQ traditionnelle. Il faudrait alors que quelqu'un m'explique comment elle peut prédire l'observation du phénomène de décohérence (dans un processus individuel, évidemment). Je cherche la réponse par moi-même. Je vous la partage dès que je trouve!

Merci bien à ceux qui m'aideront.

Simon

[Madarion]

Est ce un phénomène naturel mon exemple ?

Si j'observe Saturne, je peux affirmer qu'elle est considérée comme un point unique dans mon repère. Ce qui est intéressant c'est qu'elle est en même temps arrosée par le soleil et non arrosé sur sa face nocturne…

Moi, sans connaissance d‘électricité du bâtiment il met impossible de concevoir une installation électrique. Et si pour confectionner un capteur pouvant percevoir le fameux phénomène de superposition d’état il manqué une certaine connaissance ?

[Lévesque]

Je me suis informé. En réponse à mon dernier questionnement, l'interprétation bohmienne et l'interprétation traditionnelle sont absolument indistinguables empiriquement. L'ihnterprétation bohmienne prévoit donc l'observation de la décohérence.

À Madarion: Spi100 a déjà répondu à cette question. Voir les liens qu'il fourni et

http://arxiv.org/ftp/quant-ph/papers/0306/0306072.pdf (Zurek Physics today 1991)

http://plato.stanford.edu/entries/qm-decoherence/

[Madarion]

Merci Lévesque