Salut à tous,
Il y a deux jours a été publié dans Nature une expérience où l'on effectue une série de mesures non destructives sur un photon. Vous pouvez avoir un bref aperçu de la chose ici :
http://www.phys.ens.fr/
La référence complète de l'article est
S. Gleyzes et al, Nature, 446, 297 (2007)
Si d'autres ont des réfs plus complète, je suis tout ouïe
suffit de demander...
http://xxx.soton.ac.uk/abs/quant-ph/0612031
alors le séminaire sur "l'effet Wheeler " ?
“I'm smart enough to know that I'm dumb.” Richard Feynman
.Envoyé par Gwyddon
Salut à tous,
Il y a deux jours a été publié dans Nature une expérience où l'on effectue une série de mesures non destructives sur un photon. Vous pouvez avoir un bref aperçu de la chose ici :
http://www.phys.ens.fr/
La référence complète de l'article est
S. Gleyzes et al, Nature, 446, 297 (2007)
Si d'autres ont des réfs plus complète, je suis tout ouïe
Un commentaire, pour apporter un peu de contradictions.
Toutes ces expériences sont toujours de belles performances techniques mais hélas contribuent à renforcer le coté magique de la MQ ce qui se traduit par un net recul de la pédagogie de la MQ.
Bonjour,
Une question simple, de base, et naïve. C'est quoi un "photon", dans le cadre de la description de l'expérience et du titre?
Cordialement,
.
Bonjour,
Un mode dans l'etat excité numéro 1 = 1 photon. En plus il se peut que la cavité soit monode (à vérifier). Les atomes eux ne sont pas résonnants par rapport au mode excité.
.
Cordialement.
Je l'ai trouvé aussi sur l'arxiv central finalement
http://arxiv.org/ftp/quant-ph/papers/0612/0612031.pdf
Soit dit en passant, c'est intéressant en vue d'un ordinateur quantique, car l'on ne détruit pas le système en le mesurant ici
En ce qui concerne le séminaire Wheeler, c'était très intéressant car il détaillait le procédé expérimental et les conclusions, en insistant bien qu'ils restent prudent et qu'ils se placent bien dans une vision de Copenhague.
Au passage, ils ont discuté des centres du diamants et ils comptent améliorer tout ça avec un NE8 à la place d'un NV, surtout pour les applications cryptographiques en plein air.
Bonsoir,Cette méthode de détection pourrait-elle être appliquée aux expériences d'interférence avec fentes de Young ?
“I'm smart enough to know that I'm dumb.” Richard Feynman
Bonjour,
Je reviens sur ma question naïve. Le terme "photon" est le plus souvent utilisé pour une excitation du champ e.m. de type onde plane. Il a alors une énergie, une quantité de mouvement, un spin. Et une masse nulle.
Ici, on a certainement une énergie, mais la quantité de mouvement moyennée sur la durée de vie est nulle ou presque, il me semble. Le spin? Et quid d'une notion de masse? On remarquera que le paquet d'onde se déplace comme un objet de masse non nulle. Mieux, il est manifestement lié à un objet massique.
Si on admet le terme "photon" pour un "objet" tel que celui décrit dans l'expérience, quelle est la définition générale d'un "photon", et quels sont les attributs que tout photon a?
Mais une autre vue semble possible. Dans l'article, est couramment mentionnée une notion de propagation du "photon", avec des indications de distance parcourue. Cela véhicule une image de photon qui "rebondit" régulièrement sur les deux faces de la cavité, d'onde plane s'inversant régulièrement. Mais alors, est-ce qu'il ne serait pas plus clair de parler d'un photon que pour un trajet unique d'une face à l'autre? Alors la résonance est vue comme un système auto-entretenu d'émission/absorption d'une succession de photons.
En gros, le point qui m'interpelle, c'est l'usage flou (à mon idée) du mot "photon", qui m'amène à penser (pas pour la première fois) que ce terme doit être compris dans le contexte, le seul sens général étant celle de quantité quantifiée d'énergie du champ e.m., tout le reste (quantité de mouvement, masse, spin, localisation, ...) étant contingent au contexte.
Cordialement,
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Bonjour,
Un photon c'est rigoureusement une excitation élémentaire du vide électromagnétique que l'on détermine à partir du calcul classique des modes propres de la cavité suivi d'une quantification. En conséquence seule une cavité de dimension infinie permet d'attribuer strictement une quantité de mouvement p = h.k aux excitations élémentaires.
Si les conditions aux limites sont rectangulaires on peut encore définir une quasi-impulsion qui correspond à une "quantification "au niveau classique.
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Quelquesoit la forme de la cavité on aura toujours des modes propes au niveau classique qui après quantification correspondent a une famille d'oscillateurs harmoniques dont les niveaux sont les excitations élémentaires, les photons.
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Le spin. Quand on calcul les modes propres de la cavité on a des états de polarisation qui correspondent aux états de spin. Attention: Pour une forme quelconque de cavité les 2 états de polarisation ne sont pas dégénérés. Seules les situatations où existe une haute symétrie possèdent une dégénérescence de spin.
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définition générale et universelle d'un photon.
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En résumé un état à N photons en toute généralité c'est un état propre d'un oscillateur harmonique (appelé excitation élémentaire) noté |N,a> où a est l'indice du mode. Dans le cas du milieu infini on note |N,k,s> où k est l'indice du mode et s le spin en notant que |N,k,s1> et |N,k,s2> sont dégénérés.
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.Mais une autre vue semble possible. Dans l'article, est couramment mentionnée une notion de propagation du "photon", avec des indications de distance parcourue. Cela véhicule une image de photon qui "rebondit" régulièrement sur les deux faces de la cavité, d'onde plane s'inversant régulièrement.
Comme tu le dis c'est une image, mais rien qu'une image.
.En gros, le point qui m'interpelle, c'est l'usage flou (à mon idée) du mot "photon", qui m'amène à penser (pas pour la première fois) que ce terme doit être compris dans le contexte, le seul sens général étant celle de quantité quantifiée d'énergie du champ e.m., tout le reste (quantité de mouvement, masse, spin, localisation, ...) étant contingent au contexte.
Cordialement,
Et oui l'image flou du photon est hyper répandu et utilisée de manière erroné et ne permet pas de comprendre vraiment ce qui se passe, on ne peut pas faire l'économie du raisonnement quantique rigoureux.
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Qui plus est un ensemble de N photons ne ressemble en rien à une onde électromagnétique.
Euh...j'ai du loupé une marche ce matin, un état cohérent de n photons c'est bien une onde EM classique non ?
“I'm smart enough to know that I'm dumb.” Richard Feynman
Le vide électromagnétique, c'est ce qu'on appelle aussi le vide quantique ?Un photon c'est rigoureusement une excitation élémentaire du vide électromagnétique
Merci
.Euh...j'ai du loupé une marche ce matin, un état cohérent de n photons c'est bien une onde EM classique non ?
Et non. Un état cohérent c'est une certaine superposition d'états propres d'états à n photons donc du style:
Sigma sur n des: An |n>
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Autrement dit un état cohérent n'est pas vecteur propre
d'un quelconque état |n> puisque c'est un mélange de ces états.
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Le vide quantique c'est le produit directe de plusieurs vides. le vide électromagnétique est une composante du vide quantique. Le vide d'électrons est une autre composante du vide quantique.
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On peut donc écrire |0> = |0>*|0>*.........*|0>
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A gauche c'est le vide quantique, à droite les différentes composantes du vide
on emploie souvent le terme de "mesure non destructive", mais c'est uun peu trompeur. En fait on détruit toujours quelque chose en le mesurant. Simplement, en employant un système intriqué (ici le photon+la cavité), on peut mesurer une partie dui système pour en déduire l'état d'une autre partie. C'est absolument analogue à la mesure du spin d'un des photons dans l'expérience d'Aspect : on détruit un des photons pour connaitre l'état de l'autre. Autrement dit, la mesure n'est pas "non destructive" mais elle est "partiellement destructive".Salut à tous,
Il y a deux jours a été publié dans Nature une expérience où l'on effectue une série de mesures non destructives sur un photon. Vous pouvez avoir un bref aperçu de la chose ici :
http://www.phys.ens.fr/
La référence complète de l'article est
S. Gleyzes et al, Nature, 446, 297 (2007)
Si d'autres ont des réfs plus complète, je suis tout ouïe
En réflechissant, on s'aperçoit en fait qu'on ne peut faire que cela en Meca Q : préparer un état pur ne peut se faire qu'en préparant un état corrélé et en mesurant une quantité du système (nécessairemennt détruite par la mesure) pour en déduire une autre (non touchée directement). On "décrit" la préparation par une "projection" du paquet d'onde due à l'interaction avec l'autre partie du système, mais en fait c'est tout aussi bien interprétable selon Bohr : l'état préparé n'est qu'un catalogue de l'information qu'on a obtenue sur le système. "Interpréter" la mesure par la présence "réelle" d'un photon est d'une certaine manière métaphysique, et "la présence du photon" n'est qu'une manière imagée de traduire la façon dont on peut calculer les résultats des probabilités des mesures ultérieures.
Bonjour,
Ton raisonnement est très clair, mais l'application au cas présent m'échappe un peu. Qu'est-ce qui est mesuré destructivement ici?
Je ne comprend pas bien "imagée". Il me semble quand même qu'on a une propriété forte que j'exprimerais ainsi. Si deux mesures à t1 et t2 ont indiqué "présence", alors la probabilité qu'une mesure faite à t3, t1<t3<t2, indique "présence" tend vers 1 quand t2-t1 tend vers 0. Est-ce qu'on peut donner un autre sens à l'expression (contrafactuelle) "quelque chose est présent entre deux mesures effectives successives"? Il me semble que non, auquel cas dire "quelque chose est présent" n'est pas plus une image que dans n'importe quel emploi de l'expression, non?"la présence du photon" n'est qu'une manière imagée de traduire la façon dont on peut calculer les résultats des probabilités des mesures ultérieures.
Cordialement,
Bonjour
ce sont les atomes qui ont traversé la cavité, dont on mesure l'état de spin : ils sont dans un état intriqué avec le photon. Mais on détruit bien l'état de spin de l'atome après sa mesure, on ne sait plus dans quel état il est. En revanche le résultat de la mesure est utilisé pour en "inférer" la présence du photon.
oui, ce que je veux dire c'est que tout ce qu'on peut calculer, c'est que les deux mesures faites à t1 et t2 indiquent un état quantique, qu'on décrit par la "présence" d'un photon (qui n'est en fait qu'un état quantique du champ "mathématique" permettant de prédire les probabilités d'une troisième mesure) . Mais personne ne sait très bien la réalité de cette "présence" : par exemple se demander à quel moment le photon est "sorti" de la cavité (et comment ! ) n'a aucun sens. C'est le même problème que l'echange de particules virtuelles représenté dans les diagrammes de Feynman, c'est en fait la traduction imagée de termes mathématiques (sommés dans une série infinie) permettant in fine de calculer les probabilités des mesures. Il n'y a aucun moyen de s'assurer de l'existence réelle (même temporaire) de ces particules. Mais de toutes façons on ne sait faire que ça en Meca Q : utiliser les résultats de mesure pour en déduire d'autres mesures. Tout langage en terme de "présence", "réalité", "création", "absorption" n'est qu'une image classique pour se ramener à des choses "concrètes", mais qui aboutit souvent à des conséquences paradoxales.
Je ne comprend pas bien "imagée". Il me semble quand même qu'on a une propriété forte que j'exprimerais ainsi. Si deux mesures à t1 et t2 ont indiqué "présence", alors la probabilité qu'une mesure faite à t3, t1<t3<t2, indique "présence" tend vers 1 quand t2-t1 tend vers 0. Est-ce qu'on peut donner un autre sens à l'expression (contrafactuelle) "quelque chose est présent entre deux mesures effectives successives"? Il me semble que non, auquel cas dire "quelque chose est présent" n'est pas plus une image que dans n'importe quel emploi de l'expression, non?
Cordialement,
Cordialement
Gilles
Bonjour,
J'essaye de comprendre... Pour que la mesure du spin de l'atome indique quelque chose sur le "photon", il faut qu'il y ait intrication, donc. Le passage de l'atome dans la cavité a donc une influence sur le "photon" (sur son spin j'imagine). Ce qu'on appelle "présence" demanderait donc deux atomes, le premier "préparant" le "photon". La corrélation du spin entre le premier et le deuxième atome est interprété comme la persistance pour le second de l'état préparé par le premier. C'est ça?
Si oui, cela veut dire que la mesure a aussi été "destructive" pour le "photon": son état de spin a été modifié par le passage des atomes.
Vu comme cela, l'expérience perd beaucoup de sa magie
Cordialement,
il faut que je relise le papier, mais il me semble que la présence du photon "bloque" le basculement du spin atomes, et que du coup leur état de spin en sortie n'est pas le même qu'en l'absence de photon.
En fait il est un peu incorrect de dire que l'interaction change l'état du photon, simplement parce que cet état n'est pas connu avant qu'on ait détecté l'atome ! (c'est toujours pareil l'état n'est connu que APRES une mesure). C'est ça le problème : imaginer que l'état "existe" avant la mesure est impossible et conduit à des contradictions, comme le fait de se demander par ou le photon est passé par les fentes d'Young. Ce n'est qu'après une mesure (partiellement destructive, c'est à dire que l'hamiltonien d'interaction avec le système ne concerne qu'une partie des coordonnées du système, l'autre étant inchangée), qu'on peut parler de l'état du système.
Pour etre un peu plus précis : on veut mesurer l'état d'un système A (mettons qu'il puisse exister sous deux états A1 et A2). l'état initial A est inconnu (et n'a probablement pas de sens), mais en le faisant interaggir avec un système B, on l'intrique pour fabriquer un système dont l'état (toujours inconnu) se développe sur la base A1B1 et A2B2. (les états A1B2 et A2B1 ont des coefficients nuls par suite de termes d'interférence analogues aux franges noires des trous d'Young, phénomène qui ne peut exister que grâce à la régle de sommation des amplitudes, règle "typiquement quantique" : il n'y a pas d'équivalent classique).
Après le mélange, on ne sait toujours pas quel est l'état, mais on peut mesurer B sans toucher A (en les séparant spatialement). Si on trouve B1, on "interprète" le résultat en disant que A est dans l'état A1, et réciproquement. Et effectivement, si on refait des mesures impliquant A, on trouvera exactement tout ce qu'on prévoyait si A etait "réellement" dans l'état A1. Donc on est bien content et on dit que A etait vraiment dans A1. Sauf que si on pense que A etait "vraiment" dans A1 OU dans A2 "avant" la mesure (ce qui est en fait une variable cachée), alors on trouve des contradictions si on fait un troisième type de mesures (contradictions qui apparaissent dans la violation des inégalités de Bell). Bref il n'est légitime de parler de l'état de A que après la mesure sur B, mais pas avant....
Cordialement
Gilles
En fait on ne mesure pas un spin atomique, on mesure le niveau d'énergie final de l'atome au sortir d'un interféromètre de Ramsey. La cavité est placée à l'intérieur de cet interféromètre et la présence d'un photon introduit un déphasage entre niveaux atomiques (dans une superposition desquels l'atome est auparavant placé). Ce déphasage est en quelque sorte "transcrit", à la sortie de l'interféromètre, dans le niveau final dans lequel est l'atome.
En l'occurence la méthode utilisée pour la détection du niveau final des atomes est, en effet, destructive (il s'agit d'une ionisation) mais il n'y a pas de limitation fondamentale qui empêche de faire une détection en le laissant au final dans le même état d'énergie. Je ne vois pas ce que tu veux dire.
Je trouve que cette formulation est discutable... l'instant auquel le photon disparaît de la cavité (par absorption ou diffusion sur les miroirs) est assez bien connu, puisqu'il est donné par les mesures.
je crois que je vois à peu près ce que tu veux dire (il se fait tard
Bonjour Chipsi je ne m'abuse, si tu veux mesurer l'atome sans le perturber, tu vas etre obligé de répéter l'opération : le corréler par une interaction a une nouvelle particule (incluant un champ), et mesurer cette autre particule, dont tu détruiras l'état. Par exemple si tu mesure un photon Lyman alpha, tu sais qu'il y avait un atome excité qui était dans l'état n=2 et qu'il est maintenant dans l'état n=1 , mais tu as détruit le photon. Tu dois toujours faire une interaction directe avec un des éléments du système, et tu en "infères" l'état d'un autre élement (ce n'est "non destructif" que pour cet autre élément). Mais tu détruiras toujours une partie de l'information, celle sur le système avec lequel tu as interagi directement. (En fait ce ne sont que des versions plus sophistiquées de l'expérience de pensée EPR).
Cordialement
Gilles
Je n'ai pas dit qu'on ne "perturbait pas" l'atome, j'ai dit qu'on pouvait mesurer son état d'énergie et qu'on pouvait savoir dans quel état il se trouve après la mesure. Bien évidemment, dès qu'on fait une mesure, on ne peut trouver comme résultat de la mesure qu'une des valeurs propres de l'observable choisie et laisser (dans le meilleur des cas) le système mesuré dans l'état propre correspondant. En ce sens on "perturbe" généralement le système, certes, mais on ne peut pas dire que "après sa mesure, on ne sait plus dans quel état il est". Es-tu d'accord avec cette formulation? J'ai l'impression qu'il y a un malentendu...
disons que je suis assez critique sur la formulation habituelle (celle du C - T ) : quand on fait une mesure sur un système initialement dans un état*et qu'on trouve un résultat a, alors le système est projeté sur un état propre
Par exemple si tu fais passer un atome dans un expérience de Stern et Gerlach et que tu le détectes directement en le captant, tu ne connais plus son spin après la mesure ! pour le conserver, il faut le faire interagir (par exemple avec une cavité) et faire les mesures sur la cavité.
Cordialement
Gilles
Ahma, je suis d'accord avec toi en ce qui concerne la mesure expérimentale, mais là tu décris le protocole ; pourquoi en tirer la conclusion que le postulat de la réduction du paquet d'onde est mal présenté ? Après tout, en parlant d'états intriqués, tu déroules le formalisme et ça marche bien non ?
Tu es certain de ça ?disons que je suis assez critique sur la formulation habituelle (celle du C - T ) : quand on fait une mesure sur un système initialement dans un état
Dans quel état alors se retrouve le système ?
Cette seconde opération est une mesure perturbant dans son ensemble le système corrélé et de façon incontrôlable, non ?
Quand on énonce un postulat on se contente d'évoquer une mesure idéale; il est bien évident que si on se débrouille mal (c'est à dire dans la plupart des cas) le système est très affecté après la mesure. Mais ce n'est pas une limitation fondamentale, elle n'a donc pas de raison particulière d'apparaître dans les postulats.Je trouve que tu as une vision un peu trop restrictive de "faire une mesure". Il est évident que pour mesurer il faut dans tous les cas faire interagir ton système avec un appareillage... Toi tu considères que "capter" l'atome est plus direct que de le voir passer à travers une cavité, disons que c'est un point de vue! Pour moi ces deux exemples réalisent une mesure de la présence de l'atome, la première le perturbera plus que la seconde. Mais je ne trouve pas la seconde "moins directe" (surtout qu'en ce moment je fais exactement ce genre d'expériences
Bonjour
si , justement, c'est fondamental. La mesure que tu proposes par réflexion est impossible si l'atome ne perturbe pas la paroi (d'ailleurs dans ce cas là il y a diffraction par le réseau cristallin ce qui est incompatible*(fondamentalement) avec le fait de pouvoir mesurer "où" l'atome a interagi. Pour détecter la présence de l'atome, il faut qu'il ait échangé "quelque chose" (de l'impulsion par exemple), ce qui OBLIGE a fabriquer un état intriqué , et à mesurer comme je l'ai dit la "partie intriquée" (l'impulsion transmise à la paroi). C'est donc tout à a fait fondamental.
Pour Popaul si on interagit directement un état
Cordialement
Gilles
il y a bien sûr une interaction et une intrication entre l'atome et la paroi (plus exactement entre sa présence ou non et deux états de la paroi), je pensais par exemple à enregistrer le recul de la paroi. Je n'ai pas dit que c'était la meilleure façon de détecter la présence de l'atome dans l'un des bras du S-G, mais que c'était une des multiples façons possibles d'aboutir à la mesure du spin de l'atome sans détruire cet état de spin. Je te rappelle que tu disais
et c'est à ça que je répondais, pas à autre chose.
Oui, et alors? pourquoi n'a-t-on pas le droit d'appeler l'ensemble "faire une mesure", tout court? Ce que tu proposes en "captant l'atome" fait-il autre chose? Non, bien entendu. Donc je ne vois pas de façon univoque où tu places ton échelle "mesure directe" ... "mesure indirecte", alors que as l'air de trouver la distinction évidente, à tel point qu'il faudrait modifier l'énoncé d'un postulat. Pour moi on fait une mesure (plus ou moins maligne, certes, on peut en discuter). Je ne suis pas choqué que tous les détails ne soient pas énoncés dans le postulat et qu'il se limite à l'aspect le plus fondamental (bien entendu je comprends qu'on puisse avoir un autre point de vue).
Cet énoncé est déjà différent de "Mais on détruit bien l'état de spin de l'atome après sa mesure, on ne sait plus dans quel état il est", et c'est à ça que je répondais spécifiquement (puisqu'il est clair qu'il y a des tas de possibilités expérimentales de procéder autrement). Bien entendu en général on ne prend pas de précaution suffisante pour préserver l'état propre (correspondant à la valeur propre obtenue) après la mesure, mais puisque ce n'est pas une limitation fondamentale je ne suis pas choqué que cette négligence ne soit pas incluse dans un postulat!Pour Popaul si on interagit directement un état
si , bien sur, mais dans la mesure ou tu as fabriqué au préalable un état intriqué (atome + paroi), tu n'as plus le droit ensuite de parler d'un état pur pour l'atome. Le système mesuré devient l'ensemble (atome+paroi), et comme tu ne connais pas l'état quantique de la paroi, tu as bien détruit l'état quantique du système considéré comme un ensemble ! En gros le système intriqué
