question a Chaverondier et autres,
pourquoi avoir supprimé dans ton énoncé les chemins tels que:
H-H1-S; H-H2-I ; B-B1-S ; B-B2-I
Pour calculer une amplitude transitions on somme sur tous les chemins les amplitudes et ensuite on éleve au carré.
non?
Je pense que le schéma que j'ai dessiné répondrait à la question, mais je ne veux pas le poster avant de savoir quoi penser des considérations de conservation individuelle de l'énergie des faisceaux (considérations dont, pour l'instant, je ne vois pas encore la compatibilité avec l'observation de franges d'interférence).Envoyé par mariposa
Bernard Chaverondier
Les considérations d"energies non rien a voir puisque ton systeme est ouvert.çà fuit de partout.
Prend un simple trou aligné avec source-detecteur: Le detecteur est un ensemble de cellules de 1cm2
1- Le trou est gros. Toute la lumière arrive sur l'ensembles des détecteurs.
2- Le trou est tout petit. Il y diffraction dans tous les sens, seule une partie de l'energie arrive sur le détecteur.
3- morale de l'histoire: l'energie n'est pas conservée lorsque l'on change la figure de diffraction
CQFD
La question que je pose à Chip ne concerne pas un système ouvert. Elle concerne la possibilité ou pas d'obtenir des effets d'interférence avec des faisceaux collimatés (donc sans fuite d'énergie. J'ai détaillé dans un post précédent l'idée que je propose utilisant des miroirs semi-réfléchissants. Elle s'éloigne pas mal d'un système à fentes de Young à cause du fait que j'ai des faisceaux fins).
Pour l'instant je ne suis pas bien convaincu par les arguments selon lesquels des considérations de conservation individuelle d'énergie de faisceaux collimatés devraient permettre de conclure à la disparition des effets d'interférence (c'était ça l'objet de mon post précédent).
En effet à titre d'illustration (et non de preuve car l'exemple est très différent) à la sortie d'une lame de calcite séparant un faisceau de photons en deux faisceaux polarisés, j'ai beau collimater les deux faisceaux qui sortent, quand je fais passer les photons un par un, chaque photon se manifeste à la sortie d'un seul des deux colimateurs. Le choix de polarisation du photon se fait "au dernier moment" lors de son impact sur le détecteur.
Mon photon n'est donc pas enfermé dès le départ dans l'un des collimateurs. C'est seulement en totalisant les sorties des deux côtés que je retrouve mon compte de photons. Quand je ne détecte rien en sortie d'un collimateur, je peux dire simplement que le photon a décidé de sortir par l'autre. Mais je vais bien voir sa réponse à ce sujet sur le cas qui nous occupe (qui est très différent).
Bernard Chaverondier
À B. Chaverondier. Je ne suis pas sûr de bien avoir compris ce qui vous gêne dans ce que j'ai dit. Je ne dis pas que la conservation de l'énergie supprime les effets d'interférences, je dis qu'on ne peut pas prendre deux faisceaux cohérents, les diriger vers un écran, et les faire s'y annihiler (c'est à dire les faire interférer totalement destructivement). Est-ce que ce point précis vous pose un problème, ou le malentendu est-il autre? Encore une fois (et comme le suggère aussi deep_turtle) ceci n'est pas spécifiquement quantique, mais simplement ondulatoire.
Pourtant, d'après votre argument, si dans une expérience de fentes de Youngs, à fentes H et B, je collimate complètement les faisceaux H1 et B1 issus de ces fentes, canalisant ainsi deux faisceaux interférant destructivement en I sur l'écran détecteur, alors, d'après votre argument de conservation individuelle de l'énergie de ces deux faisceaux, il devrait y avoir disparition de l'interférence destructive en I et apparition d'une luminosité correspondant à la somme des flux lumineux passant dans chaque faisceau ?
Bernard Chaverondier
Ce n'est pas ce que je dis. Je dis qu'il va se former une figure d'interférence présentant des zones lumineuses et des zones sombres, quoi que vous fassiez pour la mise en forme des faisceaux cohérents [issus d'un laser par exemple]. Vous n'arriverez jamais à superposer les deux faisceaux de façon à les annihiler sur un écran. On ne peut pas former une unique "frange sombre". Tout ceci n'est bien entendu valable que pour deux faisceaux qui ne sont pas recombinés par une séparatrice (dans ce cas il y a également conservation de l'énergie, et deux nouveaux faisceaux sont créés) car cela ne correspond pas à la situation décrite, où deux faisceaux de directions différentes interfèrent sur un écran.
Dans le cas cité ci-dessus, objet de ma question, si j'entoure deux faisceaux lumineux H1 et B1 (issus des fentes de Young H et B) aboutissant sur une zone d'interférence destructive I sur l'écran de détection, avec deux tubes de petit diamètre par rapport à la distance entre franges d'interférence, est-ce que le flux lumineux détecté en I sur l'écran va augmenter ? C'est ça que j'ai besoin de savoir (pour l'instant, le reste viendra après et dépendra de la réponse).Ce n'est pas ce que je dis. Je dis qu'il va se former une figure d'interférence présentant des zones lumineuses et des zones sombres, quoi que vous fassiez pour la mise en forme des faisceaux cohérents [issus d'un laser par exemple].
Bernard Chaverondier
Je ne sais pas comment vous disposez vos tubes et je ne saisis pas bien leur intérêt, mais le résultat est toujours le même : si le faisceau H1 a une puissance Wh et le faisceau B1 une puissance Wb, cette puissance Wh+Wb se retrouve dans la figure d'interférence (et/ou dans les dispositifs que vous utilisez pour masquer partiellement ces faisceaux).
Si vous décidez de placer votre détecteur (photodiode par exemple) sur une frange sombre de la figure d'interférence, cela n'augmente pas le flux qui atteint cette frange sombre (si c'est votre question). Le détecteur mesure la puissance lumineuse qui l'atteint.
Désolé si ma réponse est décousue mais j'ai du mal à voir le point qui vous pose problème.
Pour résumer : l'expérience décrite n'est pas correcte puisque la modification du dispositif en I ne modifie pas ce qui est détecté en S (en tout cas avec pour source lumineuse un laser, ou une source de photons uniques).
* Autour de la ligne qui joint la fente H à la zone I d'interférence destructive, je mets un petit tube conique H1 (pointu près de la fente et de la taille de la zone I sur l'écran de détection)
* je mets aussi un petit tube conique B1 autour de la ligne B1 qui joint la fente B à la même zone I.
* La zone I d'interférence destructive est supposée petite devant la taille des franges d'interférence afin que le flux lumineux par unité de surface de I puisse y être considéré comme faible par rapport au flux lumineux moyen rapporté à la suface d'écran éclairée par les fentes.
* Ces tubes sont suffisamment pointus près des fentes pour prélever une proportion du flux lumineux respectant le rapport de la surface de la zone I à la surface d'écran détecteur éclairée par les fentes.
* Grâce à la mise en place de ces tubes, la zone I (d'interférence destructive avant mise en place des tubes) est alors uniquement éclairée par la proportion du flux lumineux (issu des fentes) canalisée dans ces tubes.
Est-ce que la luminosité (très faible dans la zone I d'interférence destructive sans ce dispositif) se trouve augmentée par la mise en place de ces tubes pour respecter la conservation de l'énergie lumineuse prélevée au niveau des fentes ?
Ici encore je crains de répondre à côté car je ne vois pas bien le fond du problème que vous voulez éclaircir dans vos derniers messages.
Je ne comprends pas bien cette phrase. Lorsque la base des tubes, au niveau du second écran, est fixée, le diamètre au sommet des tubes (en contact avec le premier écran) dès lors qu'il est supérieur au diamètre des trous a peu d'influence sur la quantité de lumière atteignant le deuxième écran (à des effets de diffraction près).
La luminosité dans la zone I peut effectivement se trouver modifiée par des effets de diffraction de la lumière dans les tubes. Tout dépend du détail du montage. En quoi ces tubes vous sont-ils nécessaires? Ne pouvez-vous pas les remplacer dans votre raisonnement par un dispositif plus "simple" à analyser (trous supplémentaires...)? On sait calculer la figure de diffraction créée par un trou ou une fente, mais je ne crois pas que le calcul analytique de la diffraction par un tube absorbant ait été fait. Autant se simplifier la vie et se placer dans une situation bien connue, si c'est possible... Par ailleurs je crains que l'examen de ce montage ne nous éloigne du fond du problème.*Est-ce que la luminosité (très faible dans la zone I d'interférence destructive sans ce dispositif) se trouve augmentée par la mise en place de ces tubes
Justement, je considère des tubes H1 et B1 beaucoup plus petits que les fentes H et B, pour qu'ils prélèvent, une fraction de la lumière issue des fentes égale au rapport de la surface SI de la tâche I à la surface SE d'écran détecteur éclairée par les fentes. Je cherche à comprendre l'influence ou pas de la conservation d'énergie sur le phénomène d'interférence destructive
* Si les fentes de Young H et B ont une longueur Lf =100 mm
* Si la surface SE d'écran détecteur éclairée par les fentes est de l'ordre de SE = HExLf = 10mm x 100 mm
* Si la distance verticale entre franges est de 2 mm (5 franges)
* Si ma zone d'interférence destructive I est un petit carré de surface SI = aI^2 avec un côté aI=1 mm (donc reçoit un flux lumineux surfacique très nettement inférieur au flux lumineux surfacique moyen puisqu'il est complètement contenu dans une frange sombre)
* Si mes deux tubes (à section rectangulaires) H1 et B1 prélévent le flux lumineux sur une largeur de fente égale à aI = Lf (SI/SE) de façon à ce que la fraction du flux lumineux captée par mes deux tubes H1 et B1 respecte la proportion de surface d'écran SI/SE occupée par la zone d'interférence destructive I.
Est-ce que, pour respecter la conservation de l'énergie, le fait d'avoir canalisé dans deux tubes les deux faisceaux lumineux qui viennent interférer destructivement en I va donner lieu à une augmentation de l'éclairement de I.
Autrement dit, la canalisation des faisceaux lumineux qui viennent interférer en I va-t-elle engendrer une augmentation de luminosité en I (disparition de l'effet d'interférence) afin que la nouvelle puissance lumineuse absorbée par unité de surface dans la zone I atteigne en gros la puissance lumineuse surfacique moyenne comme quand il n'y a pas d'interférence (puissance lumineuse totale issue des fentes H et B divisée par la surface SE d'écran éclairée) ?
Bernard Chaverondier
Je suis perdu dans votre description. À vrai dire je ne sais même pas si les tubes que vous envisagez sont des tubes réfléchissants ou absorbants... c'est dire si je ne saisis pas votre intention!
Des tubes H1 et B1 qui canalisent le flux incident provenant des fentes H et B pour l'amener au point d'interférence destructive I. Je veux savoir si le fait d'enfermer le flux incident venant des fentes H et B va faire disparaître l'effet d'interférence en I.
Bernard Chaverondier
Des tubes aux parois réfléchissantes, donc? Quelque chose comme des fibres optiques si je comprends bien. Prenons des fibres monomodes, pour simplifier. Là encore, à la sortie des deux fibres, les faisceaux superposés sur l'écran présenteront des interférences...
Pensez-vous mettre en évidence une situation où la conservation de l'énergie est violée? Je ne vois pas où vous voulez en venir.
Êtes-vous d'accord que la description faite à la page 2 du document Word donné en lien dans votre premier message est fausse? (voir message 13)
Quelqu'un pourrait-il reformuler le probleme, il me semble que j'avais posé des questions élémentaires sue l'énoncé du problème. De quoi parle-t-on?
mariposa
Non, au contraire. Je me demande si, dans le cas envisagé, la violation supposée de la conservation de l'énergie dans deux canaux H1 et B1 qui se terminent par une interférence destructive (la totalité du flux passant alors dans deux autres canaux H2 et B2 qui se terminent par une interférence constructive) n'est pas une interprétation erronée liée à l'attribution implicite d'une trajectoire au photon (comme s'il s'agissait d'une particule classique).
Je ne tiens pas trop à poster mon schéma de principe (qui éclairerait bien la discussion) parce qu'il est très probablement faux et ça m'ennuie de laisser traîner un schéma faux que je ne pourrais plus supprimer, mais voilà quand même ce qui me tracasse (si je ne m'en sort pas, je tâcherai de publier un schéma que je peux supprimer après).
Dans de très nombreuses expériences, des effets d'interférence destructive se produisent. Si on imagine (à tort) le faiseau lumineux comme un faisceau de particules classiques (et qu'on voit nos fentes de Young comme deux jets d'eau) alors le fait que, à certains endroits, le flux lumineux reçu soit nul peut donner l'impression qu'il y a violation de la conservation de l'énergie.
Or, il n'en est rien. En fait, c'est notre perception classique qui nous donne cette impression. Le flux global d'énergie est bien conservé, mais les photons choisissent de se manifester là où l'interférence est constructive.
Maintenant, si le photon refuse de passer par deux canaux H1 et B1 en raison d'un phénomène d'interférence destructive et préfère passer par deux autres cannaux H2 et B2 car au bout l'interférence est constructive, la violation supposée de la conservation de l'énergie individuelle dans les canaux H1+B1 et H2+B2 (rien ne passerait dans H1+B1 et tout passerait dans H2+B2 un peu comme à la sortie d'un interféromètre de Mach et Zehnder où tout le flux sort d'un seul côté quand l'interférence est destructive de l'autre) ne découle-t-elle pas de l'adoption implicite d'un point de vue classique attribuant au photon une trajectoire avant qu'il ne soit détecté ?
(alors qu'en fait il suit plusieurs trajectoires en même temps et choisit seulement au dernier moment l'endroit où il va se manifester, et ce même dans des cas où on a l'impression très forte (mais fausse) que l'on peut déduire la trajectoire qu'il a du suivre pour atteindre le point où il est détecté).
Bernard Chaverondier
Un "photon" pensé comme si c'était une "particule" unique passe partout en même temps en se diffractant comme si c'était une onde optique classique.
Appliqué a un photon unique celui-ci va encore en quelquesorte interférer avec lui-même comme si il était lui-même composé d'une infinité de sous-particules obéissant à l'optique classique.
les comme si sont tres importants, ils sont là pour souligner que en profondeur il se passe autre chose. En fait ce sont les prescriptions de MQ qui s'appliquent, principes non réductibles ni aux particules, ni aux ondes.
Feymann a proposé une alternative a la formulation hamiltonienne.
L'dée est s'inspirer du principe de moindre action de la mécanique classique et de la diffraction de huygens.
De cette alchimie il resulte une nouvelle entité appelée integrale de chemin qui est construite a partir de toutes les actions (cad pas seulement la minimale) entre l'instant de départ et l'instant d'arrivée. Bien sur cela redonne la formulation hamiltonienne.
Ya ka plus ka applique mecaniquement.
C'est un peu l'idée que j'ai en tête dans cette discussion : faire interférer le photon avec lui-même destructivement par deux chemins H1 et B1 et constructivement de l'autre en H2 et B2, puis basculer à un mode de communication which way près de la zone d'interférence destructive pour changer brusquement le comportement global du système.
Bon, je suppose que c'est une grosse bêtise, car je n'ai jamais vu quoi que ce soit qui puisse permette de transmettre à vitesse supraluminique (grâce à la non localité quantique) autre chose que les résultats "de tirs à pile ou face" choisis au bon gré du hasard quantique, mais tant pis.
Je poste donc la page (en Français) que je viens de mettre en ligne http://perso.wanadoo.fr/lebigbang/FTL_Young.htm . Elle illustre l'idée (hum!) que j'ai en tête pour transmettre instantanément de l'information par un dispositif (utilisant des miroirs semi-réfléchissant) apparenté aux fentes de Young.
Je la retire dès que j'ai bien compris pourquoi c'est faux.
Bernard Chaverondier
Juste un petit message je vous embête pas longtemps (je ne souhaite pas polluer un fil qui dépasse de loin mon niveau).
Pourquoi utiliser des miroirs semi-reflechissants et pas des fentes de Young ?un dispositif (utilisant des miroirs semi-réfléchissant) apparenté aux fentes de Young.
Merci d'avance
a+
ben
OK j'ai compris ton dessin:
1- C'est un probleme d'optique standard qui n' a rien a voir avec MQ et les photons.
2- voici mon premier reflexe: tu representes des faisceaux sous la forme d'un trait sans dimensions transversales. Il y 2 cas:
A- Soit ce trait représente un faisceau très fin, alors il diffracte en se propageant. Dans ce cas tu ne mesures qu'une toute petite partie des energies avec tes 2 ou 3 détecteurs.
B- Soit ce trait représente une onde plane alors il n'y a pas de diffraction par propagation mais construction d'une figure d'interférence dans un plan. Et là encore il te manques beaucoup de détecteurs pour controler l'énergie.
donc je confirme ton systeme fuit de partout et c'est la raison pour laquelle tu ne retrouves le compte en energie
Bref ce qui se passe en haut est indépendant de ce qui se passe en bas.
Mariposa
Je précise que j'envisage un passage des photons un par un.
Oui, ça je le comprends bien.Et si j'élargis la zone de détection du capteur I (ainsi que celle des capteurs IH et IB) jusqu'à capter toute la zone de diffraction des faisceaux H1 et B1 en I (et même chose en S) ? Pourquoi cela ne permettrait-il pas de résoudre le problème ?Pourquoi n'y a-t-il pas interférence destructive en I si les faiceaux H1 et B1 convergent en opposition de phase (et en outre ne diffractent pas dans tous les sens parce qu'ils sont suffisamment gros pour ça).
En outre, s'il y a besoin d'élargir la zone de détection en I en IH en IB (et en S) pourquoi ne serait-il pas possible de récupérer la majeure partie du flux lumineux avec des capteurs appropriés ?
Bernard Chaverondier
J'ai un bon exemple où la conservation globale de l'énergie est respectée, mais où la conservation individuelle de l'énergie passant dans chaque «chemin» est violée. Il s'agit de l'expérience d'Afshar. http://www.kathryncramer.com/wblog/archives/000674.html
Dans l'expérience 3 d'Afshar, celle où on a
* passage du photon par les deux fentes de Young à la fois, en raison de la présence de franges d'interférence (présence dont on a la preuve grâce à l'absence de signal détecté dans les fils situés dans les franges d'interférence destructive situés devant la lentille convergente)
* puis détection de chaque photon derrière un seul des deux miroirs situés derrière la lentille,
on trouve qu'on a à la fois
* passage de chaque photon en même temps dans les deux «chemins» issus des deux fentes de Young puisque l'on a la preuve de présence des franges d'interférence (par l'absence de signal dans les fils situés devant la lentille dans les franges d'interférence destructive)
* et pourtant la détection de chaque photon derrière un seul des deux «chemins» car, bien que le photon passe effectivement dans les deux «chemins» (celui qui vient d’une fente et celui qui vient de l’autre) il ne se manifeste que derrière un seul des deux miroirs, c'est à dire en sortie d'un seul des deux «chemins» par lesquels il est passé.
L'énergie du photon passe dans les deux «chemins», mais n'est détectée que derrière un seul des deux. La conservation individuelle de l'énergie qui passe dans chaque «chemin» n'est donc respectée qu’en moyenne (grâce aux effets du hasard quantique).
Cela dit, dans l'expérience d'Afshar-3, c'est le hasard de la mesure quantique qui choisit derrière quel miroir le photon décide de se manifester après être passé par les deux «chemins», un hasard quantique que l'expérimentateur ne sait pas biaiser pour transmettre instantanément de l'information d’un détecteur à l’autre.
Dans l'expérience de pensée envisagée en http://perso.wanadoo.fr/lebigbang/FTL_Young , on voudrait obliger le photon à faire le choix de l'endroit (I ou S) où il se manifeste en mettant à profit un phénomène d'interférence destructive (l'empêchant de sortir des chemins H1 et B1 à la sortie desquels il y a interférence destructive en I) et en basculant ensuite à une détection which way en IH sur le chemin H1 et en IB sur le chemin B1 autorisant la sortie de 50% des photons en I et 50% en S (au lieu de 100% en S et rien en I).
Bernard Chaverondier
À propos de votre schéma, je ne peux que répéter ce que je dis depuis le début, c'est à dire que l'erreur ne vient pas d'un aspect typiquement quantique mais simplement d'un aspect ondulatoire. Je répète donc une nouvelle fois, à propos de votre schéma [utilisant comme source un laser, éventuellement très atténué] : vous ne pouvez pas faire interférer les faisceaux H1 et B1 entièrement destructivement en I. Le flux total arrivant en I est la somme des flux H1 et B1. Autrement dit on ne peut pas faire interférer ces deux ondes totalement destructivement en I de façon à les faire s'annihiler. Ceci est un problème de propagation d'onde, et non un problème typiquement quantique.
Certainement pas. Prenons un exemple simplissime : un faisceau incident sur une lame séparatrice 50/50 suivie de deux détecteurs (un par chemin possible). Supposons que la source lumineuse est une source de photons uniques. On déclenche la source, et un des deux détecteurs fait clic. Le fait qu'on ne détecte pas un demi-photon dans chaque détecteur mais un photon dans l'un des deux n'a rien à voir avec une violation de la conservation de l'énergie. C'est uniquement sur la probabilité de détection que la répartition du flux lumineux à parts égales sur chacun des détecteurs s'applique, et pas, bien entendu, sur un événement de détection individuel (on ne peut pas détecter un demi-photon dans chaque détecteur). J'avais bien précisé ce point dans le message 25 :
Pour compléter, voici quelques configurations possibles et les probabilités de détection associées [on utilise comme source un laser éventuellement très atténué] :
1) Un dispositif sépare sans perte un faisceau incident en deux faisceaux cohérents de même intensité. Si on place un détecteur sur chacun des faisceaux obtenus, chaque détecteur aura une probabilité de 50% de détecter un photon incident dans le dispositif [c'est le dispositif du message précédent].
2) Un dispositif sépare sans perte un faisceau incident en quatre faisceaux cohérents de même intensité. Si on place un détecteur sur chacun des faisceaux obtenus, chaque détecteur aura une probabilité de 25% de détecter un photon incident dans le dispositif.
3) Même dispositif qu'en 2), mais on superpose deux des faisceaux sur un détecteur. La probabilité qu'a ce détecteur de détecter un photon incident dans le dispositif est de 50%. Et ceci bien que les deux faisceaux forment une figure d'interférence sur le détecteur (figure supposée plus petite que la surface du détecteur bien entendu, sinon le détecteur ne voit qu'une partie du flux provenant de ces deux faisceaux). Les 50% restant sont dans les deux autres faisceaux dont on n'a pas parlé.
4) Même dispositif qu'en 2), mais deux des faisceaux obtenus sont superposés sur une lame séparatrice 50/50. Là on ne peut en toute généralité rien dire sur les flux des faisceaux issus de la séparatrice, car ils vont dépendre du déphasage entre les faisceaux incidents sur la lame. Par contre on peut encore affirmer que le flux total sera conservé (si la lame est sans pertes). Des détecteurs placés sur chacun des chemins possibles après cette lame détecteront donc encore, au total, 50% des photons incidents dans le dispositif.
Je me rends compte que j'alterne dans mes messages entre une source laser (éventuellement très atténuée) et une source de photons uniques. Si vous n'y voyez pas d'inconvénient laissons cette 'confusion' de côté, puisqu'elle n'est pas à l'origine du problème de cette discussion.
Et, comme le signale très clairement votre message suivant, si trois lames séparatrices coupent
* la première un faisceau monochromatique incident en deux faisceaux H et B,
* la deuxième le faisceau H en deux faisceaux H1 et H2,
* la troisième le faisceau B en deux faisceaux B1 et B2,
* chacun des 4 faisceaux H1, H2, B1, B2 emportant chacun 25% de la puissance,
alors, quelque soit la différence de marche entre les faisceaux H1 et B1 en leur point de convergence I et quelque soit la différence de marche entre les faisceaux H2 et B2 en leur point de convergence S, cela n’aura aucune influence sur la proportion du flux lumineux reçu en I et en S. Cette proportion sera de 50% en I et de 50% en S. Il n’est donc pas possible d’avoir une interférence en moyenne destructive (même légère) en I et une interférence en moyenne constructive (même légère) en S.
C’est donc en fait le respect du principe (statistique ?) de causalité qui est constaté. En effet il serait possible, et ce sans conflit avec la conservation de l’énergie, de réaliser une expérience (différente) où tout passerait dans les chemins H2 et B2 et rien dans les chemins H1 et B1 en utilisant pourtant des effets d’interférence (cf interféromètre de Mach et Zhender) mais cela ne peut se faire que par une action réalisée en amont (et non en aval) des lames séparatrices.
Parvenir à contraindre un peu plus de 50% des photons à se manifester en S en sortie des chemins H2 et B2 et un peu moins de 50% en I en sortie des chemins H1 et B1 à partir d’une action réalisée près de I donc en aval des chemins H1 et B1 ne serait pas une violation du principe de conservation de l’énergie, mais
* soit une violation du principe de causalité (car l’action d’observation en I est réalisée en aval de la séparation du faisceau H en H1/H2 et de la séparation du faisceau B en B1/B2)
* soit une violation des statistiques de mesure quantique. Cela autoriserait un choix retardé maîtrisé par l’opérateur agissant en I et non régi, comme il se doit, par le hasard de la mesure quantique. Cela permettrait la violation de localité recherchée car, en biaisant les statistiques quantiques de détection des photons en I et en S (plus de 50% en S et moins de 50% en I par action locale en I sur une partie des causes supposées du hasard apparent de la mesure quantique) on donnerait à l’observateur situé en I la possibilité d’influer instantanément sur ce qui se passe en S transmettant alors une information de I à S à vitesse supraluminique.
Bon. Comme on s'en doutait, ça n'est pas possible par une action de type interférence maîtrisable à notre échelle, mais on sait un peu mieux pourquoi.
Bernard Chaverondier
PS : est-ce que, de même qu'en descendant à une échelle d'observation suffisamment fine on parvient à détecter des fluctuations statistiques d'entropie des systèmes à l'équilibre thermodynamique, en violation du second principe, on a fait des études statistique poussées (notamment sur l'impossibilité de biaiser les statistiques de mesure quantique) permettant de prouver l'absence de transmission de signaux d'auto-corrélation violant le principe de localité (associés à des phénomènes manifestant la non localité quantique) signaux qui seraient noyés dans le bruit des mesures en première analyse ?
À quel type de signaux pensez-vous? Quel serait le protocole envisagé?
En fait, toute possibilité de biaiser le hasard de la mesure quantique rendrait l’intrication quantique entre systèmes EPR corrélés utilisable pour communiquer instantanément de l’information. Le no-communication theorem s’appuie en effet implicitement sur l’hypothèse d’impossibilité de biaiser les lois du hasard quantique régis par les statistiques de Born (cf http://perso.wanadoo.lebigbang/no_communication.htm ).
Le test de possibilité de biaiser le hasard de la mesure quantique qui me semble le plus naturel est celui de la mesure de polarisation d'un faisceau de photons. Par exemple, si j'envoie un faisceau de photons préparés dans un état de polarisation à 45° sur une lame de calcite séparant ce flux en un flux polarisé à 0° et un flux polarisé à 90°, alors, d’après les statistiques de Born :
* d’une part, j’ai pour chaque photon incident 50% de chances de le voir sortir polarisé à 0° et 50% de chances de le voir sortir polarisé à 90°,
* d’autre part, la probabilité d'un résultat de mesure de polarisation ne dépend pas du résultat de mesure précédent (ou simultané et voisin). Les statistiques de Born m’interdisent toute auto-corrélation entre mesures de polarisation proches ou voisines.
Pourtant, ces statistiques de type jeu à pile ou face parfait (donc sans effet mémoire et sans corrélation entre mesures successives) apparaîtraient seulement comme des approximations à caractère phénoménologique dans certains modèles de la mesure quantique en cours de développement tels que celui proposé par le professeur Nicolas Gisin par exemple [1][2][3][4].
Si je veux parvenir à transmettre de l'information dans une expérience du type de celle d’Alain Aspect, il me faut d’abord tester la possibilité ou pas de provoquer une légère auto-corrélation (entre mesures successives de polarisation d'un même côté) par le contrôle d’un seul des deux polariseurs et de son environnement.
Pour tester la possibilité de biaiser le hasard des mesures quantiques de polarisation l'idée serait, par exemple, de mettre dans un état le plus stable possible les causes du hasard de la mesure quantique supposées se cacher dans les perturbations stochastiques du polariseur et de son environnement en réalisant ces mesures de polarisation dans les conditions de
* très basse température,
* vide de laboratoire poussé,
* protection contre les radiations par bouclier électromagnétique,
* isolation mécanique poussée contre les vibrations,
* milieu interagissant avec l'appareil de mesure dans un état de condensat de Bose Einstein ?
* apesanteur ? (mais malheureusement, aucun moyen de se protéger contre les perturbations apportées par les ondes gravitationnelles).
* cristal de calcite très pur et de très petite taille (et dispositif expérimental le plus petit possible pour faciliter le contrôle des conditions expérimentales draconiennes envisagées)
* flux de photons raréfié pour respecter le maintien à très basse température, mais le plus élevé possible compatible avec cette condition (pour avoir la fréquence d’échantillonnage la plus élevée possible compatible avec les conditions de contrôle visées ci-dessus)
* nombre de détecteurs de mesure simultanée de polarisation le plus grand possible compatible avec la petite taille souhaitée du dispositif expérimental.
Dans ces conditions expérimentales draconiennes (de type méthode de zéro) on voudrait voir émerger, grâce à une stabilisation des causes supposées du hasard quantique, la possibilité que deux mesures de polarisation successives au même endroit (ou voisines et simultanées) toutes les deux à 0° ou toutes les deux à 90° aient un tout petit peu plus de chances de se produire que deux mesures successives ou voisines donnant l'une une mesure de polarisation à 0° et l'autre une mesure de polarisation à 90°. C’est l’idée que j’ai présenté en http://perso.wanadoo.fr/lebigbang/epr.htm .
C'est une idée analogue au fait que, s'il fait beau aujourd'hui, il y a 66% de chance qu'il fasse beau demain (contre 34% qu'il ne fasse pas beau). Le temps n'est pas soumis à un hasard parfaitement imprévisible (heureusement pour les prévisions météo) mais seulement à une grande sensibilité aux conditions initiales. Il y a corrélation entre la mesure du temps qu'il fait aujourd'hui et la mesure du temps qu'il fera demain. Cette corrélation peut-être constatée lors de mesures journalières car une période de mesure du temps d'une journée est plus petite que la durée de cohérence temporelle des causes de changement du temps.
Bref on voudrait que, grâce à notre tentative de stabilisation des causes supposées du hasard quantique apparent, on obtienne une distance de cohérence spatiale et un temps de cohérence temporelle du champ de ces causes qui deviennent plus grands que la période spatiale et la période temporelle de mesure de polarisation.
Le but visé, c’est que deux mesures de polarisation proches dans le temps ou voisines dans l’espace aient un tout petit peu plus de chances d’être identiques que d’être différentes (obtention d’un léger signal d’auto-corrélation provoqué par l’expérimentateur, se dégageant du bruit engendré par le hasard apparent de la mesure quantique, hasard supposé découler du caractère stochastique de ces causes).
Evidemment, si la distance de cohérence spatiale et la durée de cohérence temporelle du champ des causes supposées du hasard quantique sont de l’ordre de la distance et du temps de Planck, alors, dans ce cas, on n’a « guère de chances » de voir le signal d’auto-corrélation recherché se dégager du bruit de la mesure quantique...
...sauf en cas d’émergence d’un comportement collectif (du champ de ces causes supposées) à des échelles qui nous soient accessibles, de façon un peu analogue à l’émergence, à une échelle macroscopique, de comportements typiques de l’échelle quantique (lors de phénomènes tels que la supraconductivité ou l’hélium superfluide reposant sur des condensats de Bose Einstein obtenus dans des conditions de très basse température).
Bernard Chaverondier
[1] Quantum state diffusion, Theory of Nicolas Gisin, Group of Applied Physics, University of Geneva and Ian C Percival, Department of Physics, Queen Mary and Westfield College, University of London « Quantum State Diffusion : from Foundations to Applications » http://arxiv.org/abs/quant-ph/9701024
[2] “Essay and Review of Quantum State Diffusion by Ian Percival” http://www.hpl.hp.com/techreports/2001/HPL-2001-7.pdf
[3] Invitation to quantum dynamical semi-groups Authors: Robert Alicki http://arxiv.org/abs/quant-ph/0205188
[4] Quand j’ai posé sur sci.physics.research la question « quantum state diffusion question » (en http://minilien.com/?U1YLYghI69 ) d’une possibilité de biaiser le hasard de la mesure quantique par une action volontaire de l’observateur, j’ai eu une réponse prudente de Arnold Neumaier. Il m’a conseillé de poser la question au professeur Nicolas Gisin lui-même, ce que je n’ai pas fait ne m’estimant pas suffisamment prêt pour établir un tel contact. Je n’ai pas estimé utile de griller un contact potentiellement très intéressant sur le plan scientifique par une précipitation imprudente.
Dernière modification par chaverondier ; 13/02/2005 à 13h30.
Je ne sais pas trop quoi répondre à ça... mais ça ne me semble pas un "plan de route" très clair. Ceci dit je n'ai pas lu les références que vous proposez.
Une petite remarque :
dans ce schéma on ne peut pas a priori exclure la possibilité de sources d'auto-corrélation accidentelles (d'ordre expérimental). Il faudra alors les distinguer du mécanisme que vous proposez (qui n'est pas précisé explicitement). Par ailleurs je pense que vous êtes conscient que le schéma que vous proposez est très différent d'une expérience EPR (un état EPR ne peut en aucun cas être factorisé comme l'est le vôtre). J'imagine que vous envisagez cette situation par soucis de simplification et pour vous concentrer sur la question du "hasard quantique".
