Temps de décohérence des états de parité définie en cavité micronde

[chaverondier]

Bonjour,
Ma question se situe dans le cadre des expériences d'électrodynamique quantique en cavité micoronde supraconductrice du Laboratoire Kastler Brossel. Elle concerne le temps de décohérence des états de parité définie d'un champ régnant dans une cavité microonde dans les cas suivants

1er cas :
le champ est dans un état de parité définie, par exemple:
|P> = (|i alpha> + |-i alpha>)/2^(1/2) (état pair formé de la somme de deux états cohérents de nombre moyen de photons |alpha|² en opposition de phase classique)
|I> = (|i alpha> - |-i alpha>)/2^(1/2) (état impair formé de la différence de deux états cohérents de nombre moyen de photons |alpha|² en opposition de phase classique)

2ème cas :
l'état de parité du champ régnant dans la cavité est intriqué avec les niveaux d'énergie |e> ou |g> d'un atome de Rydberg à deux niveaux, par exemple dans un état
|psi> = (|e P> + exp(i thêta) |g I>)/2^(1/2) (avec thêta phase quantique éventuelle entre les deux composantes)

On peut (cf le programme déclic du LKB) rendre les états de parité définie stables vis à vis de la décohérence. Je voudrais savoir s'il n'existe aucun moyen de faire en sorte (dans des conditions expérimentales identiques) que les états de parité définie du champ (1er cas) soient instables vis à vis de la décohérence et que la corrélation niveau d'énergie/parité des états intriqués (2ème cas) reste au contraire stable ?

Nota : si je considère

• que la décohérence des états de parité définie correspond majoritairement à une absorption aléatoire des photons se trouvant dans la cavité transformant les états à nombre pair de photons en états à nombre impair de photons et vice versa ( a |P> = (i alpha) |I> et a |I> = (i alpha) |P>)
• que l'on a, avec certitude, applicabilité de la linéarité ( a |psi> = (i alpha) (|e I> + |g P>)/2^(1/2) )

alors je ne vois guère (même avec seulement la condition de linéarité de l'action de la décohérence) comment sortir d'une impossibilité d'arriver à un tel résultat, mais bon, je voudrais quand même savoir si c'est vraiment absolument certain et pourquoi.
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[doul11]

Bonjour,

On peut (cf le programme déclic du LKB) rendre les états de parité définie stables vis à vis de la décohérence. Je voudrais savoir s'il n'existe aucun moyen de faire en sorte (dans des conditions expérimentales identiques) que les états de parité définie du champ (1er cas) soient instables vis à vis de la décohérence et que la corrélation niveau d'énergie/parité des états intriqués (2ème cas) reste au contraire stable ?

Je ne comprends pas bien ce que tu entends par stabilité vis a vis de la décohérence ? Pour ce que j'ai compris de ces expériences de CQED il s'agit d'un système d’asservissement qui corrige la décohérence, donc pas vraiment de stabilité ?

[chaverondier]

Je ne comprends pas bien ce que tu entends par stabilité vis a vis de la décohérence ?

Pas sûr que j'ai posé ma question de la façon la plus claire possible.

Ce que je veux dire c'est que, dans la cavité micronde supraconductrice du LKB la plus souvent utilisée, les états chats de Schrödinger de type état de parité définie du champ tels que, par exemple :

|P> = (|i alpha> + |-i alpha>)/2^(1/2) et |I> = (|i alpha> - |-i alpha>)/2^(1/2)

perdent assez rapidement leur cohérence.

Cela découle essentiellement de l'absorption (et éventuellement de l'émission) de photons par les miroirs supraconducteurs. L'absorption d'un photon par exemple, change la parité du champ. Au bout de peu de temps, des états initialement tous pairs, par exemple, sont devenus tantôt pairs, tantôt impairs. Les franges d'interférence de leur fonction de Wigner (manifestant le caractère de superposition d'états quasi-classiques) finissent par s'estomper.

La question que je me posais était celle de savoir s'il existait un environnement dans lequel il y aurait rapide décohérence des états de parité définie et une moins rapide perte de corrélation entre niveaux d'énergie d'atomes de Rydberg (à deux niveaux |e> et |g>) et parité du champ dans le cas où on a des états corrélés |Psi> atome de Rydberg/champ de type :

|Psi> = (|eP>+|gI>)/2^(1/2)

Je connais la réponse (elle peut s'obtenir sur la base de considérations théoriques non spécifiques aux expériences en cavité reposant sur la linéarité des équations d'évolution, même quand on considère un système quantique ouvert), mais j'aimerais en avoir une confirmation solide et avoir des détails qui ne soient pas trop enfermés dans des équations masquant les hypothèses parfois implicites sur lesquelles elles reposent.

[doul11]

D'accord je comprends mieux ce que tu cherche, mais je suis totalement incapable de répondre a la question. Peut être quelqu'un d'autre, même si je pense que peu de personnes sur ce forum peuvent répondre de façon solide, enfin en tout cas je suis curieux de connaitre la réponse.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite87654323]

Bonjour,

Je connais la réponse (elle peut s'obtenir sur la base de considérations théoriques non spécifiques aux expériences en cavité reposant sur la linéarité des équations d'évolution, même quand on considère un système quantique ouvert)

Peut être quelqu'un d'autre, même si je pense que peu de personnes sur ce forum peuvent répondre de façon solide, enfin en tout cas je suis curieux de connaitre la réponse.

Pouvez-vous nous apporter quelques éléments de "votre" réponse afin que nous puissions le cas échéant, "tenter" d'apporter notre modeste contribution, puisque comme l'a souligné doul11, peu de personnes maitrisent ce sujet.
Avez-vous déjà essayé d'entrer en contact avec S.Haroche ?

[chaverondier]

Pouvez-vous nous apporter quelques éléments de "votre" réponse afin que nous puissions le cas échéant, "tenter" d'apporter notre modeste contribution, puisque comme l'a souligné doul11, peu de personnes maitrisent ce sujet.

On ne peut pas espérer avoir, en utilisant la décohérence, quelque chose de statistiquement différent quand on mesure d'abord l'énergie ou au contraire d'abord la parité d'un ensemble de paires (successives) atomes de Rydberg à deux niveaux/champ dans la cavité micoronde du Laboratoire Kastler Brossel dans l'état
|psi> = |eP> + |gI> où |P> = (|i alpha> + |-ialpha>)/2^(1/2) et |I> = (|i alpha> - |-ialpha>)/2^(1/2)
|alpha> désignant un état cohérent du champ à |alpha|² photon en moyenne (et de phase celle de alpha).

Appelons

• E la mesure d'énergie des atomes de Rydberg
• P la mesure de parité du champ régnant dans la cavité microonde
• D le phénomène de décohérence de l'état de parité

La décohérence D de l'état de parité du champ ne commute pas avec la mesure de parité P du champ (la décohérence détruit la corrélation entre les résultats de mesure d'énergie des atomes et les mesures de parité du champ si j'attends avant un peu de réaliser une mesure de parité du champ après avoir mesuré l'énergie des atomes), mais elle commute avec la mesure d'énergie des atomes

EDP = DEP = DPE (ce n'est pas une vraie équation mathématique puisque D n'est pas une observable, mais bon, les math qui vont avec ne sont pas très loin. Elle traduit bien le fait que la décohérence ne change rien au fait que l'observable énergie de l'atome et l'observable parité du champ appliquées à l'état |psi> commutent quelles que soient les astuces auxquelles on essaye de penser et ça conduit à des statistiques sur l'état du système atome/champ indépendant de l'ordre de ces deux observations)

Avez-vous déjà essayé d'entrer en contact avec S.Haroche ?[/QUOTE] Non car il faudrait pour ça que j'aie une question vraiment intéressante à poser. Or, pour l'instant, je trouve petit à petit toutes ces réponses en lisant les cours de Serge Haroche justement, les thèses du LKB et des documents sur la transition classique/quantique tels que ceux de Ollivier, Poulin et Zurek sur la décohérence.

J'ai le sentiment que la réponse au mystère de la localité (ce n'est pas la non localité qui me choque) se trouve dans les (ou pas très loin des) développements de Ollivier, Poulin et Zurek sur l'émergence d'un monde d'apparence objective à l'échelle macroscopique via le "Darwinisme quantique sélectionnant les informations les plus adaptées" (sous-entendu les plus résistantes à la guerre que livre l'environnement (via les observables privilégiées, celles commutant avec l'hamitonien d'interaction avec l'environnement) à tout état qui n'est pas un "pointer state").

J'ai le sentiment que c'est dans ce type de considérations qu'il faut chercher l'explication physique de la localité (et dans la possibilité de la transgresser ? mmm, pas sûr que ce soit possible, mais bon).

Objective properties from subjective quantum states: Environment as a witness
Harold Ollivier, David Poulin, Wojciech H. Zurek
http://arxiv.org/abs/quant-ph/0307229

Environment as a Witness: Selective Proliferation of Information and Emergence of Objectivity in a Quantum Universe
Harold Ollivier, David Poulin, Wojciech H. Zurek
http://arxiv.org/abs/quant-ph/0408125

[invite87654323]

J'ai le sentiment que c'est dans ce type de considérations qu'il faut chercher l'explication physique de la localité (et dans la possibilité de la transgresser ? mmm, pas sûr que ce soit possible, mais bon).

Qu'entendez-vous par "transgresser" l'explication physique de la localité ?

[chaverondier]

Qu'entendez-vous par "transgresser" l'explication physique de la localité ?

C'est la localité (pas son explication) dont je me demandais si elle pouvait être transgressée en exploitant la non localité quantique. Je soupçonne le mode d'enregistrement des informations dans l'environnement par décohérence (tel que décrit par Ollivier, Poulin et Zurek notamment dans "objective properties from subjective quantum states, environment as a witness" http://arxiv.org/abs/quant-ph/0408125 et http://arxiv.org/abs/quant-ph/0307229) d'être la raison physique pour laquelle la possibilité de transformer la non localité quantique en information accessible à l'échelle macroscopique n'est pas possible. Il manque probablement le mécanisme de prolifération des informations les plus adaptées à la sélection opérée par interaction avec l'environnement (via le mécanisme de Darwinisme quantique proposé par Ollivier, Poulin et Zurek).

Mon sentiment est donc qu'il faut mieux expliquer la localité.

Pour ce qui est de sa justification actuelle, mathématiquement, elle est assez simple. Elle repose sur le Eberhard’s no communication theorem (reproduit ci-dessous). Ce théorème démontre que les statistiques des résultats d'observation sur l'une des deux parties de paires de systèmes intriqués est indépendante de l'ordre des observations sur chacune des deux parties. Ce résultat repose sur des considérations mathématiques du ressort de l'algèbre des opérateurs (et en particulier sur le fait que A tensoriel 1 commute avec 1 tensoriel B).

Ce qui est plus délicat, c'est de bien comprendre ce qui se cache, physiquement, derrière ce modèle mathématique.

L'impression que je retire de la lecture des documents sur la mesure quantique et sur la décohérence, c'est que c'est elle qui décide ce que qui est observable ou pas. Selon Ollivier, Poulin et Zurek, on ne peut pas "battre n'environnement". C'est lui qui impose les pointer states, les états qui sont épargnés par l'interaction avec l'environnement (car états propres de l'Hamitonien d'interaction avec l'environnement). Les informations (sur un système observé) portées par ces pointer states prolifèrent sous l'action de l'interaction avec l'environnement. Ce que je souhaiterais, c'est finir par comprendre en détails l'émergence de la localité à l'échelle macroscopique en relation avec ces considérations. J'ai le sentiment que c'est la localité (et pas la non localité) que nous n'avons pas encore bien comprise et qu'elle repose sur les mécanismes d'interaction du système observé avec l'environnement.

Je rappelle ci-dessous une présentation du no communication theorem que je trouve très claire.

Eberhard's no communication theorem (Walter von Lucadou, Hartmann Römer, and Harald Walach)
The impossibility of transmitting information by entanglement correlations, sometimes referred to as ‘Eberhards theorem’, is a direct consequence of the formalism of quantum theory. Let us assume that the Hilbert space H of a quantum system S is the tensor product of two Hilbert spaces H1 and H2:

H = H1 x H2 (3)

Such a tensor product decomposition will be given if S is composed of two subsystems S1 and S2 with Hilbert spaces, H1 and H2 respectively. Consider any density matrix Rho on H = H1 x H2. The density matrix is called decomposable if it is of the form Rho =Rho⁽¹⁾ x Rho⁽²⁾, where Rho⁽¹⁾ and Rho⁽²⁾, are density matrices on H1 and H2 and undecomposable otherwise. Let A and B be two observables on H1 and H2, respectively, with projection operators Pi and Qj and spectral decomposition.

A = Somme_i ai Pi
B = Somme_j bj Qj

Pi Pj = Delta_ij Pi
Qi Qj = delat_ij Qi

Somme_i Pi = 1_H1
Somme_j Qj = 1_H2 (4)

The observables A x 1 and 1 x B are commensurable and can be measured simultaneously.
The probability of measuring the pair (ai, bj) of values of A and B is given by

wij^(1,2) = tr(Pi x Qj) (5)

If only A x 1 or only 1 x B is measured, the probabilities for the result ai or bj are
wi⁽¹⁾ = tr(Pi x 1)
wj⁽²⁾ = tr(1 x Qj) (6)

Once the observers have chosen the observables they want to measure they have, of course, no control over the result of their measurement.

From eq. (4) we see that:
wi⁽¹⁾ = Somme_j wij^(1,2),
wj⁽²⁾ = Somme_i wij^(1,2) (7)

Imagine now that a measurement of B has yielded the result bj. The conditional probability wi|j⁽¹⁾ that a subsequent measurement of A will yield ai is given by

wij^(1,2) = wi|j⁽¹⁾ wj⁽²⁾ (8)

Evidently, we have

Somme_i wi|j⁽¹⁾ = 1 (9)

For undecomposable states, the conditional probabilities wi|j⁽¹⁾ may depend strongly on j, and this is also the place where the entanglement correlations show up. If, however, the outcome of the measurement of the observable B is unknown to an observer measuring A, the observer will see the distribution

wi bar⁽¹⁾ = Somme_i wi|j⁽¹⁾
wj⁽²⁾ = Somme_j wij^(1,2) = wi⁽¹⁾ (10)

This distribution of measured values ai is the same for all observables B and coincides with the distribution wi⁽¹⁾ obtained if no measurement at all is performed on the second part of the compound system. Hence, the observer measuring A cannot decide from the probability distribution obtained whether a measurement at the other side has been performed nor what observable has been measured. So, no signal can be transferred by choosing and measuring an observable B on the other part of the system. This is ‘property 4’ in Eberhard (1978)

[invite87654323]

Mon sentiment est donc qu'il faut mieux expliquer la localité.

Ce que je souhaiterais, c'est finir par comprendre en détails l'émergence de la localité

Je pense que vous avez trouvé les mots justes, en particulier celui de l'émergence et que vous soulevez les bonnes questions :

On peut définir l'émergence par deux caractéristiques :

- L'ensemble fait plus que la somme de ses parties. Ceci signifie qu'on ne peut pas forcément prédire le comportement de l'ensemble par la seule analyse de ses parties.
- L'ensemble adopte un comportement caractérisable sur lequel la connaissance détaillée de ses parties ne renseigne pas complètement.

À partir d'un certain seuil critique de complexité, de nouvelles propriétés peuvent apparaître dans ces systèmes, elles sont dites propriétés émergentes. Ces dernières deviennent observables lorsqu'elles vont dans le sens d'une organisation nouvelle (voir aussi auto-organisation)

Je songe à une chose :

L'émergence de la localité pourrait-elle être identifiée à l'émergence de la réalité ?
L'explication ultime de la naissance de l'Univers né à partir de rien, disons plutôt à partir du centre de prolifération des informations ?

Je trouve cette idée intéressante.

[chaverondier]

L'émergence de la localité pourrait-elle être identifiée à l'émergence de la réalité ?

Zurek propose le Darwinisme quantique favorisant, par einselection (= environment induced superselection), la sélection et la prolifération des informations les plus adaptées, comme mécanisme pour expliquer l'émergence d'une réalité perçue comme objective à notre échelle macroscopique d'observation (en un sens proche de celui proposé par Einstein dans ses "élements de réalité"). Plus précisément, je cite Ollivier, Poulin et Zurek : dans "Environment as a Witness: Selective Proliferation of Information and Emergence of Objectivity in a Quantum Universe" http://arxiv.org/pdf/quant-ph/0408125v3.pdf

Definition II.1 (Objective property) A property of a physical system is objective when it is :

1. simultaneously accessible to many observers,
2. who are able to find out what it is without prior knowledge about the system of interest, and
3. who can arrive at a consensus about it without prior agreement.

This operational definition of what is objective is inspired by the notion of “element of physical reality” used by Einstein, Podolsky and Rosen in their famous “EPR” paper [22] on entanglement:

“If, without in any way disturbing a system, we can predict with certainty (i.e. with probability equal to unity) the value of a physical quantity, then there exists an element of physical reality corresponding to this physical quantity. [...] Regarded not as a necessary, but merely as a sufficient condition of reality, this criterion is in agreement with classical as well as quantum-mechanical ideas of reality.” http://www.drchinese.com/David/EPR_Bell_Aspect.htm

Any property of the system fulfilling this requirement would be considered an element of objective reality according to the definition we adopt.

La localité n'est que l'un des attributs de cette réalité objective émergente évoquée par Ollivier, Poulin et Zurek.
J'ai le sentiment que c'est :

• l'espace-temps,
• sa notion d'espace,
• sa notion de temps,
• sa structure causale,
• ses propriétés de symétrie (invariance par translation spatio-temporelle, par rotation spatiale, par (presque) symétrie P, par (presque) symétrie T et par changement de référentiel inertiel)
• la notion d'écoulement irréversible du temps,
• ainsi que toutes les grandeurs physiques observables à l'échelle macroscopique, perçues comme classiques car pouvant être mesurées et trouvées identiques, et ce, de façon répétable par des observateurs différents (intersubjectivité et la répétabilité sans laquelle il n'y a pas de physique possible)

qui émergent de la décohérence.

[invite87654323]

La localité n'est que l'un des attributs de cette réalité objective émergente évoquée par Ollivier, Poulin et Zurek.
J'ai le sentiment que c'est :

• l'espace-temps,
• sa notion d'espace,
• sa notion de temps,
• sa structure causale,
• ses propriétés de symétrie (invariance par translation spatio-temporelle, par rotation spatiale, par (presque) symétrie P, par (presque) symétrie T et par changement de référentiel inertiel)
• la notion d'écoulement irréversible du temps,
• ainsi que toutes les grandeurs physiques observables à l'échelle macroscopique, perçues comme classiques car pouvant être mesurées et trouvées identiques, et ce, de façon répétable par des observateurs différents (intersubjectivité et la répétabilité sans laquelle il n'y a pas de physique possible)

qui émergent de la décohérence.

Je suis bien d'accord, mais cet attribut ôté des autres (la localité) tous les autres attributs que vous citez ont-ils un sens pour un phénomène non local ?
Il semble bien que c'est précisément cet attribut qui donne un sens (et une réalité) à tous les autres non ?
En l'absence de cet attribut, le reste perd son sens et l'on aboutit par exemple aux fameux "paradoxes EPR" et à fortiori à l'incompatibilité entre relativité et mécanique quantique.
Ces deux théories ne sont d'ailleurs pas fondamentalement incompatibles, (à jamais) justement parce qu'elles décrivent deux "étapes" bien distinctes dans la "construction" de la réalité ?

L'une décrirait notre monde construit (l'aboutissement, avec toutes ses lois) et l'autre ne décrirait que le mode de construction de quelque chose qui n'existe pas encore, et donc auquel on ne peut appliquer les lois classiques de ce qui existe..

Toute tentative d'unification serait vaine d'ailleurs (pour d'excellentes raisons) et l'explication serait ici (?)

[invite87654323]

http://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_complexe

Un système complexe est un ensemble constitué d'un grand nombre d'entités en interaction qui empêchent l'observateur de prévoir sa rétroaction, son comportement ou évolution par le calcul.

[chaverondier]

Cet attribut ôté des autres (la localité), tous les autres attributs que vous citez ont-ils un sens pour un phénomène non local ?

Ma foi, il me semble bien que oui. L'énergie, l'impulsion ou le moment cinétique n'ont pas besoin d'être locales pour avoir une signification physique.

En l'absence de cet attribut, le reste perd son sens et l'on aboutit par exemple aux fameux "paradoxes EPR"

Le paradoxe apparaît comme tel parce que nous cherchons à attribuer au monde microphysique des propriétés de séparabilité qui ne sont pas valides à l'échelle microphysique. Nous projetons sur le monde à l'échelle microphysique notre vision d'observateur macroscopique, vision formalisée par le concept d'espace temps. Il se trouve que ça marche somme toute assez bien au même titre que l'on peut calculer l'évolution, entre un état initial à un état final, d'une grandeur d'état d'un système en imaginant une transformation réversible fictive de ce système entre ces deux états. Le concept d'espace-temps est, me semble-t-il, un concept émergent (comme la thermodynamique) valide en toute rigueur seulement à l'échelle macroscopique (bien que très utile et très efficace comme cadre, y compris à l'échelle microphysique). La perte de pertinence du concept d'espace-temps à l'échelle de Planck me semble en attester. Bref, il me semble que l'on pourrait être tenté d'interpréter les symétries relativistes comme l'expression d'une sorte "d'équilibre local".

et à fortiori à l'incompatibilité entre relativité et mécanique quantique.

Déjà, il y a incompatibilité entre la mécanique quantique qui décrit la dynamique hamiltonienne des évolutions quantiques et la mécanique quantique qui décrit les résultats de mesure (le problème de la mesure quantique). C'est la constatation du fait que la manifestation macroscopique de la mécanique quantique (la mesure quantique, un concept émergeant à l'échelle macroscopique au même titre que la notion d'irréversibilité) ne représente qu'une partie de la dynamique quantique en raison des limitations d'accès à l'information de l'observateur macroscopique (cf les divers no go theorem de la mécanique quantique et l'impossibilité, à ce jour, d'aller recueillir des informations se situant à l'extérieur du cône de causalité relativiste centré autour d'un évènement de recueil d'information donné).

Ces deux théories [la mécanique quantique et la relativité] ne sont elles d'ailleurs pas fondamentalement incompatibles, (à jamais) justement parce qu'elles décrivent deux "étapes" bien distinctes dans la "construction" de la réalité ?

A mon sens, elles deviennent compatibles du point de vue de ce que nous savons mesurer parce que nous décidons de considérer que ce que nous ne savons pas observer de façon suffisamment "directe" n'existe pas. Je pense en particulier aux informations qui ne sont pas sélectionnées et dupliquées en de nombreux exemplaires identiques par la décohérence, les rendant ainsi accessibles à l'échelle d'observation macroscopique (exemple : les processus au cours desquels certaines particules se retrouvent en dehors de leur couche de masse, donc en dehors d'une sorte d'état "d'équilibre local" dont notre espace-temps émerge).

Bref, les deux théories (la mécanique quantique et la relativité) deviennent compatibles (dans la cadre de la théorie quantique des champs) parce qu'on s'intéresse au domaine observable (on ne sait pas faire de la science autrement), domaine où elles redeviennent compatibles (un peu comme une thermodynamique qui se contenterait de considérer les processus réversibles, sauf que nous, avec nos appareils de mesure macroscopiques, nous sommes condamnés à subir cette censure de l'information accessible à notre échelle).

L'une décrirait notre monde construit (l'aboutissement, avec toutes ses lois) et l'autre ne décrirait que le mode de construction de quelque chose qui n'existe pas encore, et donc auquel on ne peut appliquer les lois classiques de ce qui existe..

Je verrais plutôt la relativité comme l'expression d'une sorte d'état d'équilibre. Dans cette analogie, les particules virtuelles et autres entités de ce type sont qualifiés de virtuelles (ou qualifiées de simples intermédiaires mathématiques sans signification physique) parce qu'inobservables. Il est tentant de les voir comme des fluctuations de cet équilibre, inaptes à laisser dans l'environnement des traces enregistrées irréversiblement autrement que de façon assez indirecte (c'est d'ailleurs comme ça que j'ai tendance à voir "l'instant" initial, celui où il n'y a plus d'écoulement irréversible du temps).

[invite87654323]

Ma foi, il me semble bien que oui. L'énergie, l'impulsion ou le moment cinétique n'ont pas besoin d'être locales pour avoir une signification physique.

Effectivement, cela va même plus loin (elles ne peuvent pas être locales) puisque j'en finis même par oublier le postulat même du Principe d'incertitude qui stipule justement que l'indétermination de la vitesse d'une particule et l'indétermination de sa position ne peuvent être connues simultanément mais alors :

...nous décidons de considérer que ce que nous ne savons pas observer de façon suffisamment "directe" n'existe pas.

Quel sens donner à l'observation d'une particule (mesure), et donc qui existe, si la détermination exacte de sa vitesse (ou impulsion) rend sa localisation fondamentalement indéterminée ?
Inversement, quel sens donner à l'observation d'une particule, si la détermination exacte de sa position implique que sa vitesse (ou impulsion) est fondamentalement indéterminée ?

Bref, qu'est ce qui existe (ou n'existe pas) lorsqu'on fait la mesure (observation) de la particule dont certains paramètres "émergent" (le cas échéant) quand d'autres n'émergent pas du tout ?
Qu'est ce qui a un sens physique (une existence) et qu'est ce qui n'en a pas ? La particule ? La position ? La vitesse ?

[chaverondier]

Quel sens donner à l'observation d'une particule (mesure), et donc qui existe, si la détermination exacte de sa vitesse (ou impulsion) rend sa localisation fondamentalement indéterminée ? Inversement, quel sens donner à l'observation d'une particule, si la détermination exacte de sa position implique que sa vitesse (ou impulsion) est fondamentalement indéterminée ? Bref, qu'est ce qui existe (ou n'existe pas) lorsqu'on fait la mesure (observation) de la particule dont certains paramètres "émergent" (le cas échéant) quand d'autres n'émergent pas du tout ? Qu'est ce qui a un sens physique (une existence) et qu'est ce qui n'en a pas ? La particule ? La position ? La vitesse ?

Les deux documents ci-dessous :

• Environment as a Witness: Selective Proliferation of Information and Emergence of Objectivity in a Quantum Universe Harold Ollivier, David Poulin, Wojciech H. Zurek
  http://arxiv.org/abs/quant-ph/0408125
• Objective properties from subjective quantum states: Environment as a witness Harold Ollivier, David Poulin, Wojciech H. Zurek
  http://arxiv.org/abs/quant-ph/0307229

me semblent constituer un très bon début de réponse.

[invite87654323]

Qu'est ce qui a un sens physique (une existence) et qu'est ce qui n'en a pas ? La particule ? La position ? La vitesse ?

Les deux documents ci-dessous :

• Environment as a Witness: Selective Proliferation of Information and Emergence of Objectivity in a Quantum Universe Harold Ollivier, David Poulin, Wojciech H. Zurek
  http://arxiv.org/abs/quant-ph/0408125
• Objective properties from subjective quantum states: Environment as a witness Harold Ollivier, David Poulin, Wojciech H. Zurek
  http://arxiv.org/abs/quant-ph/0307229

me semblent constituer un très bon début de réponse.

Les fameux "pointer states" privilégiés ?

[chaverondier]

Les fameux "pointer states" privilégiés ?

C'est ça. Ce sont ces pointer states privilégiés qui nous apportent une information stable et redondante (donc partageable et résistante à la lecture) sur les systèmes que nous observons, "the fact that some observables of the system can be independently "read-off" from many distinct fragments of the environment".

Je cite Environment as a Witness: Selective Proliferation of Information and Emergence of Objectivity in a Quantum Universe Harold Ollivier, David Poulin, Wojciech H. Zurek , paragraphe definition II.1 (Objective property) http://arxiv.org/abs/quant-ph/0408125

A property of a physical system is objective when it is

1. simultaneously accessible to many observers,
2. who are able to find out what it is without prior knowledge about the system of interest, and
3. who can arrive at a consensus about it without prior agreement.

This operational definition of what is objective is inspired by the notion of “element of physical reality” used by Einstein, Podolsky and Rosen (cf http://www.drchinese.com/David/EPR_Bell_Aspect.htm): in their famous “EPR” paper [22] on entanglement “If, without in any way disturbing a system, we can predict with certainty (i.e. with probability equal to unity) the value of a physical quantity, then there exists an element of physical reality corresponding to this physical quantity. [...] Regarded not as a necessary, but merely as a sufficient condition of reality, this criterion is in agreement with classical as well as quantum-mechanical ideas of reality.” Any property of the system fulfilling this requirement would be considered an element of objective reality according to the definition we adopt. The environment as a witness approach recognizes that in our everyday acquisition of data, the decision of what to measure on S is taken out of our hands by the environment, and rests with the dynamics responsible for decoherence — i.e. for the monitoring of the system by E [E=l'environnement]. Nevertheless, in the absence of any structure of E, this would still be insufficient to explain the emergence of a consensus about the state of S. [...]

The solution to this puzzle becomes obvious after a close inspection of how we learn about systems in the real world. Not only do the independent observers gather information about S indirectly by measuring the environment, but different observers have access to disjoint fragments of E. By definition, when the same information about S can be discovered from different fragments, it must have been imprinted in the environment redundantly.

In addition, when many disjoint fragments of the environment contain information about the state of the system, its properties can be found out by different observers without the danger of invalidating each other’s conclusions. This is because observables acting on disjoint fragments of E always commute with each other. Hence, the first two requirements for objectivity are satisfied. Moreover, and this is a crucial result of our study, we will demonstrate that redundant imprinting in the environment selects a preferred set of system observables. In particular, for obvious reasons [23] the environment promoted amplification of information required to arrive at a redundant imprinting cannot amount to cloning.

Amplification comes at the price of singling out commuting system observables. As a consequence, even initially ignorant observers performing arbitrary measurements on their fragments of E will find out only about this unique observable. Selectivity of amplification establishes that redundant imprinting in the environment is a sufficient requirement for the emergence of classical objective reality. Thus, the state of the system is de facto objective when its complete and redundant imprint can be found in E. Quantum Darwinism makes novel use of information theory by focusing on the communication capacity of the environment.

This approach complements the conventional “system-based” treatments of decoherence. There, the environment is above all an “information sink”, a source of decoherence responsible for irreversible loss of information [4, 8, 9, 24]. However, these two complementary approaches do agree in their conclusions: as we will show, the pointer observables singled out by einselection are the only ones that can leave a redundant imprint on the environment. In part, this can be understood as a consequence of the ability of the pointer states to persist while immersed in the environment. Moreover, in both approaches predictability of the preferred states of the system (i.e., either from initial conditions, or from many independent observations on E) is the key criterion. This predictability is tied to the resilience that allows the information about the pointer observables to proliferate, very much in the spirit of the “survival of the fittest”, and corroborates conjectures about the role of quantum Darwinism in the emergence of objectivity we have described before [10, 20, 21].