Que pensez vous de la mesure faible ou "Weak Measurement"?

[invitedaba4692]

Tout ou presque est dans le titre: Que pensez vous de la mesure faible ou "Weak Measurement"?

Lors de mon project de fin d'annee en Maitrise de Physique Theorique, j'ai eu l'occasion de decouvrir - de maniere trop breve et superficielle- ce nouveau type de mesures. Par exemple, grace a ce genre de mesures il a ete possible de reveler des trajectoires qui ressemblent a la moyenne de trajectoires d'un photon passant par deux fentes de Youngs. D'autres mesures montrent l'evolution d'une fonction d'onde ou encore refute le principes d'incertitude de Heisenberg tel qu'il a ete expliquee par Bohr.
Certains bloggueurs s'elevent contre ce genre d'experience en les qualifiants de "pseudo-science". Leur argument etant qu'il ne s'agit pas de "vrais" mesurements et que par consequent, ne nous apprenent rien sur les qualites revellees de tel ou tel systems.

Quel est votre avis sur cette question?
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[Deedee81]

Salut,

Quel est votre avis sur cette question?

Que c'est sérieux.

J'ai déjà lu des articules sur les "mesures faibles".

J'aime bien car cela illustre bien qu'il ne faut pas confondre perturbation induite par la mesure et réduction de la fonction d'onde résultant de la mesure. Ce sont deux choses différentes. La mesure faible permet d'avoir une mesure perturbant aussi peu que possible le système physique mais ne change rien à la problématique de réduction de la fonction d'onde (trop souvent dans des articles ont lit que la disparition des interférences lors d'une mesure des fentes empruntées dans l'expérience de Young résulte d'une perturbation de la particule. Même Feynman le présente comme ça. J'ai même vérifie qu'en utilisant les "mesures sans interaction" on avait disparition des interférences, au moins théoriquement, je n'ai pas réalisé l'expérience. Le simple fait de "savoir" suffit ! Ce qui est perturbant quand on essaie d'interpréter la mécanique quantique).

Mais je n'avais jamais entendu parler des mesures des trajectoires dans Young. Aurais-tu une référence là dessus ?

[invité6735487]

Bonjour, pourriez-vous décrire précisément le protocole d'une "mesure" faible ?

[invitedaba4692]

Salut,
Que c'est sérieux.

J'ai déjà lu des articules sur les "mesures faibles".

J'aime bien car cela illustre bien qu'il ne faut pas confondre perturbation induite par la mesure et réduction de la fonction d'onde résultant de la mesure. Ce sont deux choses différentes. La mesure faible permet d'avoir une mesure perturbant aussi peu que possible le système physique mais ne change rien à la problématique de réduction de la fonction d'onde (trop souvent dans des articles ont lit que la disparition des interférences lors d'une mesure des fentes empruntées dans l'expérience de Young résulte d'une perturbation de la particule. Même Feynman le présente comme ça. J'ai même vérifie qu'en utilisant les "mesures sans interaction" on avait disparition des interférences, au moins théoriquement, je n'ai pas réalisé l'expérience. Le simple fait de "savoir" suffit ! Ce qui est perturbant quand on essaie d'interpréter la mécanique quantique).

Mais je n'avais jamais entendu parler des mesures des trajectoires dans Young. Aurais-tu une référence là dessus ?

Oui, en faite, j'aurais du l'inclure dans mon introduction.
Reference pour les trajectoires de photons passant a travers des fentes de Young: http://www.nature.com/news/2011/1106....2011.344.html. J'ai trouve une version gratuite: http://www.kiroku.riec.tohoku.ac.jp/...nce-2-slit.pdf
Reference sur la refutation d'une interpretation du principe d'incertitude d'Heisenberg: http://www.nature.com/news/quantum-u...rement-1.11394.
Sur la derniere experience, j'ai du mal a comprendre en faite l'implication - si l'on considere les measures faible de serieuses. Ils disent qu'il est possible de mesurer avec plus de precisions que celles annoncees par Heisenberg mais que en meme temps, le principe d'uncertitude n'est pas refute sur le plan theorique tout au moins.
J'avoue avoir du mal a saisir la difference. Si theoriquement on annonce une limite, mais qu'une experience refute cette limite, est-ce que cela ne prouve pas que la limite theorique est fausse? A moins que ce principe d'incertitude ne s'applique qu'au mesurement impliquant un effondrement de la fonction d'onde et non pas a une mesure faible (mais a ce moment la, est-ce qu'une mesure faible peut toujours considerer comme etant une mesure d'un etat quantique?).

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitedaba4692]

Bonjour, pourriez-vous décrire précisément le protocole d'une "mesure" faible ?

Bonjour Astromoteur,
Je peux faire une description breve. Une faible mesure est une mesure d'une propriete qui est trop faible pour faire s'effondrer la fonction d'onde. Par exemple, l'on peut mesurer, en utilisant un calcite par exemple, un peu d'information sur le momentum d'une particule sans changer la position de la particule. Si on repete l'experience des milliers de fois, l'on va pouvoir obtenir la valeur moyenne du momentum a une position precise sans en changer la trajectoire.
Le protocole est donc: 1) on fait un mesurement imprecis de vitesse d'une particule et 2) on fait un mesurement precis de position. On repete ce processus des milliers de fois pour une position precise et l'on obtient une vitesse moyenne.
L'article qui traite en detail du Weak Mesurement est: Yakir Aharonov, David Z. Albert, Lev Vaidman How the result of a measurement of a component of the spin of a spin-1/2 particle can turn out to be 100, 1986.

[Deedee81]

Salut,

Merci pour les références.

Pour le protocole, je confirme. Ca consiste effectivement à ne réaliser qu'une très faible interaction. En multipliant la mesure, on obtient une mesure aussi précise avec une perturbation aussi faible que l'on veut.

Attention, je ne suis pas d'accord sur le "pour faire s'effondrer la fonction d'onde". La réduction de la fonction d'onde résulte de la simple connaissance du résultat, il n'y a pas besoin de perturbation pour ça. Mais là on met le pied en plein dans les difficultés de l'interprétation de la MQ.

J'avoue avoir du mal a saisir la difference. Si theoriquement on annonce une limite, mais qu'une experience refute cette limite, est-ce que cela ne prouve pas que la limite theorique est fausse?

J'avoue avoir du mal à comprendre cet article. Il faudrait peut-être aller voir les articles originaux (ils sont peut-être dans ArXiv). En effet, comme ils le disent, le principe d'incertitude ne concerne que des valeurs simultanées. Mais le principe de la mesure qu'ils effectuent est justement d'avoir la valeur simultanée des deux polarisations, ce qu'ils vérifient avec une mesure forte juste après.

Je suis très perplexe.

D'autant que :

A moins que ce principe d'incertitude ne s'applique qu'au mesurement impliquant un effondrement de la fonction d'onde et non pas a une mesure faible (mais a ce moment la, est-ce qu'une mesure faible peut toujours considerer comme etant une mesure d'un etat quantique?).

Justement, je ne pense pas. Voir ce que j'ai écrit au début de ce message et dans ma première réponse. Pour moi, la mesure faible est une mesure. Elle évite juste de trop perturber le système mais pas au sens de la réduction de la fonction d'onde. Pire, avec une mesure sans interaction (ce qui est encore mieux qu'une mesure faible !!!! Il y a un bon article de Cramer là dessus dans ArXiv où il analyse une telle mesure sans interaction réellement réalisée), on provoque malgré tout la disparition des interférences dans une expérience de Young (là, ce n'est plus le système qui est perturbé, c'est le lecteur , comment sans interaction peut-on provoquer un changement de comportement ? C'est là toute la subtilité de la MQ, cette bizarrerie n'est que le résultat de notre foutue tendance à tout interpréter en terme de dualité onde - corpuscule. Dans la mesure sans interaction, il y a des interférences dans la fonction d'onde de la particule servant à faire la mesure selon la présence ou pas de la cible détectée et il s'agit bien d'une forme d'interaction).

Le résultat dans l'article serait-il lié au caractère statistique du principe d'indétermination ???

Faudra vraiment que je creuse ça si je trouve le temps.

[Fabrice.N]

a quoi ça sert que Wikipedia, il se decarcasse : http://en.wikipedia.org/wiki/Weak_measurement
(hum, il y avait une page plus claire, avec le fameux montage des miroirs, mais je la trouve plus)

[Deedee81]

Salut,

a quoi ça sert que Wikipedia, il se decarcasse : http://en.wikipedia.org/wiki/Weak_measurement
(hum, il y avait une page plus claire, avec le fameux montage des miroirs, mais je la trouve plus)

Merci, on aurait dû commencer par là. Il n'y a qu'un tout petit paragraphe sur l'expérience discutée ici mais il apporte déjà un certain éclairage.

[Pio2001]

Le protocole est donc: 1) on fait un mesurement imprecis de vitesse d'une particule et 2) on fait un mesurement precis de position. On repete ce processus des milliers de fois pour une position precise et l'on obtient une vitesse moyenne.

Pour le protocole, je confirme. Ca consiste effectivement à ne réaliser qu'une très faible interaction. En multipliant la mesure, on obtient une mesure aussi précise avec une perturbation aussi faible que l'on veut.

Il y a quelque chose que je ne comprends pas. D'après Insight, on parle de "valeur moyenne", mais Deedee parle de "mesure précise". Ce sont deux choses complètement différentes.
Imaginons une particule dans une boîte telle que la probabilité de présence soit uniformément répartie dans la boîte. Le principe d'incertitude indique que la position n'a pas de valeur précise à l'intérieur des limites de la boîte. Pourtant, la valeur moyenne est bien égale au centre exact de la boîte, et elle est définie avec autant de précision que l'on veut. J'espère que toutes ces histoires de vecteurs futurs ayant des effets causaux à rebours dans le temps sert à autre chose qu'à retrouver cette trivialité.

Pire, avec une mesure sans interaction (ce qui est encore mieux qu'une mesure faible !!!![...]), on provoque malgré tout la disparition des interférences dans une expérience de Young (là, ce n'est plus le système qui est perturbé, c'est le lecteur , comment sans interaction peut-on provoquer un changement de comportement ?

Ah non, ça ce n'est pas possible. Si c'était le cas, je pourrais envoyer de l'information à une vitesse supérieure à celle de la lumière. Il me suffirait d'ouvrir l'enveloppe et de lire le résultat pour provoquer un signal instantanément et à distance sur l'écran, où les interférences disparaîtraient.

Il faut toujours se donner le schéma complet de l'expérience. la plupart du temps, un beam splitter figure au départ du trajet des photons. C'est lui qui détruit indirectement la figure d'interférence, dès le départ et pour tout le monde, info connue ou pas.
Dans ce type d'expérience (gomme quantique, mesure sans interaction, effet EPR entre particules n'ayant jamais interagi), quand on dit "les interférences on disparu", on devrait dire "je n'ai pas les infos qui m'auraient permis de la retrouver". Personnellement, je dirais même "je n'ai pas les infos qui m'auraient permis d'en construire une".

[Nicophil]

Bonjour,

Avec une mesure faible, Eve peut intercepter un message quantico-crypté sans que Bob ni Alice s'en aperçoivent?

[Pio2001]

Cela m'étonnerait. Du peu que j'ai compris, c'est-à-dire pas grand chose, Eve pourrait peut-être obtenir une valeur moyenne des clés de cryptages utilisées successivement par Alice et Bob. Ca lui fait une belle jambe.

[gatsu]

Salut,

Le principe de mesure faible consiste à ne pas obtenir toute l'information sur une observable donnée contenue dans la fonction d'onde mais cela a normalement l'inconvénient de laisser une incertitude énorme sur le résultat de mesure. Comme le dit deedee, il faut donc répéter la mesure un certain nombre de fois pour avoir quelque chose de fiable. Mais si cela est fait successivement sur le même système, cela va entrainer progressivement la destruction des interferences, il faut donc répéter la manip plusieurs fois. Cela étant, la répétition de la manip ne permet pas d'améliorer autant que l'on veut la précision de cette mesure par une accumulation infinie de données à incertitudes finies en raison du no cloning theorem. En particulier, l'application du no cloning theorem conduit à une incertitude minimale par accumulation qui vérifie les relations d'Heisenberg.

[Pio2001]

Merci,
Mais alors finalement, est-ce que cette mesure faible a quelque chose de quantique ?
Plus on en parle, et plus cela ressemble à des mesures très peu précises répétées un grand nombre de fois. Quel rôle joue la backwards causation qui est impliquée d'après wikipedia (article Weak measurement, qui mène à son tour à l'article Two state vector formalism) ?