Communication instantanée par fentes de Young ?

[chaverondier]

L'idée (1) est la suivante :

* Un même photon sort d’un dispositif à fentes de Young par une fente H (H comme Haut) et une fente B (B comme Bas).

* Derrière la fente H on fait passer le photon dans un deuxième dispositif à fentes de Young dont il sort part les fentes H1 et H2.
- Derrière la fente B on fait passer le photon dans un troisième dispositif à fentes de Young dont il sort part les fentes B1 et B2.

* Les faisceaux H2 et B2 sont envoyés en haut d’un écran de détection en un même point S (S comme Supérieur) où ils se recombinent constructivement.
- Les faisceaux H1 et B1 sont envoyés en bas du même écran de détection en un même point I (I comme Inférieur) où ils se recombinent destructivement.

* Normalement, un photon qui atteint l’écran de détection ne peut donc être détecté qu’en S.

D’où 100% de détections en S.


Maintenant, un peu avant d’atteindre le point I situé en bas de l’écran de détection, on réalise une détection which way. Pour cela, un peu avant I, on détecte séparément la composante H1 par un détecteur IH et la composante B1 par un détecteur IB (donc avant qu’elles ne se recombinent destructivement en I sur l’écran de détection).

Dans ce cas, ce sont les probabilités (et plus les amplitudes de probabilité) qui s’ajoutent. En gros, pour un flux de photons, on obtient
* 25% de détections en IH et 25% de détections en IB (près du bas de l’écran)
* 50% de détections en S (en haut de l’écran)

Même si S et I sont éloignés, on détecte immédiatement en S le fait que l’on procède à une détection which way en I car le flux lumineux est alors instantanément divisé par deux en S.

Où est l'erreur ?

Je suppose qu’il y en a une, mais elle est suffisamment subtile (pour moi) pour que je ne voie pas d’autre solution (pour l’instant) que de vous poser la question.

Bernard Chaverondier
(1) Présentation plus détaillée en http://philsci-archive.pitt.edu/archive/00001650/ et plus précisément sur le document Word http://minilien.com/?pjqsOWHybM figure 1
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[deep_turtle]

OK, je résume ta proposition après une longue réflexion... ce que tu dis, c'est que si on place un détecteur sur le chemin "interdit" d'un photon (au sens où les interférences y sont destructives), alors on diminue par deux le flux de photons sur les chemins "permis"...

J'essaie de synthétiser pour voir si on ne peut pas réfléchir à un dispositif plus simple et plus percutant, pour faciliter la discussion...

[deep_turtle]

Et il y a une erreur importante ici :

Même si S et I sont éloignés, on détecte immédiatement en S le fait que l’on procède à une détection which way en I car le flux lumineux est alors instantanément divisé par deux en S.

L'état d'interférence en S ne change pas instantanément. Si tu trifouilles le dispositif d'interférences, il faut le temps que le signal se propage du dispositif à S.

[chaverondier]

OK, je résume ta proposition après une longue réflexion... ce que tu dis

C'est juste une question délicate (pour moi) pas une affirmation.

c'est que si on place un détecteur [avant I] sur le chemin "interdit" d'un photon (au sens où les interférences y sont destructives)...

Je place un détecteur IH sur le chemin H1 et un détecteur IB sur le chemin B1 un peu avant I pour passer de la détection de franges d'interférence (une destructive en I et une constructive en S) à une détection which way où ce sont les probabilités de passage par les 4 chemins (H2, B2 et H1, B1) et non les amplitudes de probabilité qui s'ajoutent.

Alors on diminue par deux le flux de photons sur les chemins "permis"[en S]...

Disons que c'est la question que je pose en me doutant bien qu'il doit y avoir un os quelque part.

Bernard Chaverondier

[A voir en vidéo sur Futura]

[chaverondier]

L'état d'interférence en S ne change pas instantanément. Si tu trifouilles le dispositif d'interférences, il faut le temps que le signal se propage du dispositif à S.

C'est en I (en bas) que je trifouille, pas en S. Normalement, je dois me mettre à détecter instantanément des photons en I puisque je place un détecteur en IB et un en IH sur les chemins B1 et H1 (un peu avant l'interférence destructive ayant cours en I).

J'oblige ainsi instantanément le photon à se manifester en I une fois sur deux, donc le flux de photons en S est instantanément divisé par 2 sans que j'aie à envoyer de signal se propageant à vitesse finie de I à S pour obtenir ce résultat.

Bon, c'est toujours une question.

Bernard Chaverondier

[Chip]

Le fait de changer le dispositif de détection après les fentes H1 et B1 ne peut à mon avis rien changer à la probabilité de détection en S (étant entendu qu'il ne s'agit pas ici d'une source de photons corrélés, mais d'une source de photons uniques, ou à défaut d'une source laser très atténuée).

[deep_turtle]

J'ai l'impression que le noeud du problème est dans

Maintenant, un peu avant d’atteindre le point I situé en bas de l’écran de détection, on réalise une détection which way.

En effet, si on se représente mentalement les zones dans lesquelles on peut détecter des photons à la sortie de ton dispositif (sans le "which way"), ça suit le profil d'intensité classique, et quand tu envoies un seul photon, dans certaines zones la proba de détection est élevée dans d'autres elle est nulle. Si tu as 20 franges brillantes, pour fixer les idées, la proba de détecter le photon dans chacune des franges est 1/20... Mettons donc un premier détecter ici (ton S).

Si tu mets un détecteur (ton I) pile sur une frange sombre, tu ne détecteras jamais rien et tu ne changes rien au problème. Si tu le mets un peu à côté d'une frange sombre, dans une zone ou par exemple le photon avait 1 chance sur 1000 d'arriver (notons f=0.001 pour la suite), tu vas effectivement modifier le dispositif, mais pas la proba finale en S. C'est une intuition que j'essaie de formaliser :

Cette dernière est donnée par, en utilisant les notations de proba conditionnelles habituelles.

P(S) = P(S|I) P(I) + P(S| pas I) P(pas I)

Or P(S|I)=0 puisqu'il n'y a qu'un photon, et dans l'exemple P(pas I)=1-f=0.999.

P(S) = (1-f) P(S| pas I)

Voilà, toi tu dis que f=1/2. Ca implique que P(S| pas I)=2 P(S). Mais ça ne veut pas dire que P(S) a été diminué d'un facteur 2.

Dit plus simplement, le photon que tu détectes près de I, tu ne le prends pas à S, il y avait de toutes façons une certaines proba de détecter un photon près de I.

Bon, j'écris ça à chaud, c'est peut-être hyper confus. J'envoie et je relis dans 1/4 d'heure...

PS : croisement avec Chip, qui dit la même chose en 10 fois moins long...

[Chip]

Question à B. Chaverondier : doit-on commenter l'expérience que vous décrivez ou celle décrite dans le lien que vous donnez? J'ai lu la page 2 de celle donnée en lien... à première vue ce n'est pas très sérieux.

[chaverondier]

Le fait de changer le dispositif de détection après les fentes H1 et B1 ne peut à mon avis rien changer à la probabilité de détection en S (étant entendu qu'il ne s'agit pas ici d'une source de photons corrélés, mais d'une source de photons uniques, ou à défaut d'une source laser très atténuée).

Probablement mais comment est-ce possible sans conflit avec l’interprétation probabiliste de ||psi||^2 ?

Si au niveau des détecteurs IH et IB, situés bien après les fentes H1 et B1 (mais juste avant le point I situé en bas de l'écran de détection) je fais une détection which way, la fonction d'onde du photon a (théoriquement) 25% de chance de "s'effondrer brusquement" en IH et 25% en IB puisqu'en ces points ||psi||^2 = environ .25.

Je peux donc basculer instantanément

-d'une détection de deux franges d'interférence :
* une constructive en S, en haut de l'écran de détection, où 100% des photons se manifestent,
* une destructive en I en bas de l'écran de détection où aucun photon ne se manifeste,

-à une détection which way où 50 % des photons se manifestent en bas (un peu avant I) et 50% se manifestent en haut (au point S situé en haut de l'écran de détection).

Si ce changement de comportement n'est pas instantané, alors, pendant un certain temps, le carré de la fonction d'onde (égal à 25% en IH et 25% en IB) n'est pas égal à la probabilité de détection des photons en ces points.

Pour l'instant, dans tous les cas, il y a un problème. Mais c'est toujours une question.

Bernard Chaverondier

[deep_turtle]

-à une détection which way où 50 % des photons se manifestent en bas (un peu avant I) et 50% se manifestent en haut (au point S situé en haut de l'écran de détection).

Non, encore une fois, il faut pour celà mettre le détecteur which way à un endroit où les interférences sont constructives, donc à un endroit qui aurait dû être pris en compte dans le calcul initial de trouver le photon en S.

Autrement dit, la proba de trouver le photon en S n'est dès le départ pas égale à 100 %.

[chaverondier]

La proba de trouver le photon en S n'est dès le départ pas égale à 100 %.

Je ne vois pas pourquoi puisque j'ai considéré une expérience donnant une interférence constructive en S (où les chemins issus des fentes B2 et H2 convergent) et destructive en I (où les chemins issus des fentes B1 et H1 convergent).

Il me semble que la probabilité de détection en S ne doit alors chuter à 50% que quand je fais une détection which way. Je fais cette détection which way sur le faisceaux issus de H1 et B1 mais assez près de I situé sur l'écran (loin des sorties des fentes H1 et B1 mais avant l'interférence destructive). Ce sont alors les probabilités des 4 chemins H1, B1, H2 et B2 qui s'ajoutent.

Non, encore une fois, il faut pour celà mettre le détecteur which way à un endroit où les interférences sont constructives

C'est ce que je fais. Je mets les détecteurs IB et IH sur le chemin des faisceaux issus des fentes H1 et B1 avant que ces faisceaux n'interfèrent destructivement, donc à deux endroits IB et IH où |psi(IB)|^2 et |psi(IH)|^2 valent chacun environ 25%. Si l'interprétation probabiliste de |psi(IH)|^2 est correcte, le changement de fréquence de détection se produit dès que je fais la détection en IH et IB sur le chemin des faisceaux H1 et B1 (avant qu'ils n'interfèrent destructivement en I).

Il y a vraisemblement une erreur quelque part, mais je crois pas que ce soit celle que vous évoquez.

Bernard Chaverondier

[deep_turtle]

Je réfléchis en même temps que vous...

La proba de trouver le photon en S n'est dès le départ pas égale à 100 %.

Je ne vois pas pourquoi puisque j'ai considéré une expérience donnant une interférence constructive en S (où les chemins issus des fentes B2 et H2 convergent) et destructive en I (où les chemins issus des fentes B1 et H1 convergent).

Pour calculer la proba de détecter un photon en S, il faut connaitre la répartition de la fonction d'onde partout ! Revenons au cas simple d'une figure d'interférences à la sortie d'un dispositif à 2 fentes. Vous avez plein de franges brillantes, et si vous mettez S au beau milieu d'une frange brillante, la proba de détection ne sera pas de 100 % pour autant, vous n'allez en détecter qu'un fraction, qui correspond à la fraction de la figure d'interférence couverte par votre détecteur...

[Chip]

Je ne sais toujours pas laquelle des deux expériences il faut commenter (il y a des différences entre les deux). Pour ce qui est de l'expérience décrite en lien, je vois une erreur importante dès la page 2, dans la description de ce qui se passe lorsqu'on enlève A (dernier paragraphe). Ce qui est dit là est faux, et la suite du raisonnement n'a par conséquent pas lieu d'être.

Pour bien mettre en évidence pourquoi ce paragraphe est faux, voici une situation quasiment identique et sans doute plus évidente. Des trous de Young forment une figure d'interférences sur un écran. On perce un petit trou T dans l'écran là où il y a un minimum d'intensité. On place un détecteur juste après (tout contre). Ce détecteur ne détecte par conséquent presque pas de lumière. Maintenant nous reculons ce détecteur derrière le trou T, en supposant que ce détecteur est suffisamment grand pour continuer d'intercepter tout photon passant éventuellement par le trou (on peut aussi imaginer un détecteur déformable hémisphérique dont on fait croître le rayon, ou un hémisphère tapissé de détecteurs individuels -- bref, peu importe le détail). Que se passe-t-il dans cette situation? L'auteur de l'expérience de pensée donnée en lien répondrait : à partir d'une certaine distance entre le trou T et le détecteur, les faisceaux issus des deux trous de Young ne se recouvrent plus et donc n'interfèrent plus (donc n'interfèrent plus destructivement). Par conséquent le détecteur va se mettre à détecter plus de lumière. Ce raisonnement est faux, et c'est celui fait dans la description en lien (à ceci près que la zone A n'est pas au niveau d'une frange sombre mais brillante). Le reste du raisonnement se base sur ce point erroné.

[chaverondier]

Pour calculer la proba de détecter un photon en S, il faut connaitre la répartition de la fonction d'onde partout ! Revenons au cas simple d'une figure d'interférences à la sortie d'un dispositif à 2 fentes. Vous avez plein de franges brillantes, et si vous mettez S au beau milieu d'une frange brillante, la proba de détection ne sera pas de 100 % pour autant, vous n'allez en détecter qu'une fraction, qui correspond à la fraction de la figure d'interférence couverte par votre détecteur...

Oui, oui. Ca je suis bien d'accord. C'est pour ça qu'il faut se débrouiller (si c'est possible) de faire en sorte que le faisceau initial se coupe en deux faisceaux minces (collimatés?) H et B (sans ou avec peu de déperdition) puis à nouveau en deux faisceaux minces (collimatés?) H1+H2 et B1+B2 (toujours avec peu de déperdition) avant que l'on ne fasse interférer les faisceaux minces H1 et B1 destructivement dans une petite zone I (donc avec une différence de marche entre faisceaux H1 et B1 égal à une demi longueur d'onde au niveau du détecteur I) et les faisceaux minces H2 et B2 constructivement dans une petite zone S (donc avec une différence de marche entre faisceaux H2 et B2 égale à une longueur d'onde au niveau du détecteur S)

On place alors brusquement les 2 détecteurs IH et IB un peu avant I sur les faisceaux H1 et B1 pour passer à un mode de détection which way en I (passant ainsi d'une addition des amplitudes de probabilité à une addition des probabilités) afin de passer d’un taux de détection
* (1/2-1/2)^2 = 0% à (1/2)^2+(-1/2)^2 = 50% près de I
* (1/2+1/2)^2 =100% à (1/2)^2+(1/2)^2 = 50% en S
divisant ainsi brusquement par 2 le taux de détection en S.

Bernard Chaverondier

[deep_turtle]

Oui, oui. Ca je suis bien d'accord. C'est pour ça qu'il faut se débrouiller (si c'est possible) de faire en sorte que le faisceau initial se coupe en deux faisceaux minces (collimatés?) H et B (sans ou avec peu de déperdition) puis à nouveau en deux faisceaux minces (collimatés?) H1+H2 et B1+B2 (toujours avec peu de déperdition) avant que (...)

OK, donc pour ne pas encombrer la discussion et pour répondre en partie à Chip, on pourrait prendre une fibre optique, éclairée par une source. Cette fibre se sépare en deux, et chacun des brins se resépare en deux. On règle les longueurs pour être dans les états d'interférence que vous indiquez...

Je pars me coucher avec ce schéma dans la tête...

[chaverondier]

Je ne sais toujours pas laquelle des deux expériences il faut commenter (il y a des différences entre les deux).

Je m'en suis inspiré, mais je l'ai un peu changée. Je n'étais pas convaincu que ça puisse marcher (et je le suis encore moins compte tenu de votre remarque) en faisant la détection après le point I (derrière l'écran de détection où se produit l'interférence).

J'ai repris la même idée, mais en considérant une détection en avant de l'écran de détection (et non en arrière) donc devant un point I où l'interférence est destructive, en des points que j'ai appelés IH et IB pour faire une détection which way sur le passage des faisceaux issus des fentes que j'ai appelées H1 et B1, faisceaux convergeant en I (point Inférieur de l'écran de détection) quand on ne les arrête pas avant.

Pour ce qui est de l'expérience décrite en lien, je vois une erreur importante dès la page 2, dans la description de ce qui se passe lorsqu'on enlève A (dernier paragraphe).

Au feeling, je le craignais un peu (sans en avoir la certitude absolue). C'est pour cela que j'ai considéré une zone I d'interférence destructive et que j'ai envisagé de faire une détection devant et non derrière cette zone I. Je me doute bien que ça ne marche pas, mais je voudrais
* comprendre clairement pourquoi,
* arriver à en être complètement convaincu,
* être sûr que rien qui soit dérivé de ce type d'idée ne puisse marcher.

Bernard Chaverondier

[deep_turtle]

Voilà exactement ce qui me semble bizarre, finalement :

On place alors brusquement les 2 détecteurs IH et IB un peu avant I sur les faisceaux H1 et B1 pour passer à un mode de détection which way en I (passant ainsi d'une addition des amplitudes de probabilité à une addition des probabilités) afin de passer d’un taux de détection
* [1] (1/2-1/2)^2 = 0% à [2](1/2)^2+(-1/2)^2 = 50% près de I
* [3] (1/2+1/2)^2 =100% à [4](1/2)^2+(1/2)^2 = 50% en S
divisant ainsi brusquement par 2 le taux de détection en S.

Je ne comprends pas ce calcul, ni ce que représentent les probabilités. En particulier, que représentent les secondes probabilités [2] et [4], celles qui valent 50 % ? Une fois que le photon a été détecté par le "which way", on ne parle plus de probas, le photon est là ou pas, point barre, non ?

J'essaie vraiment de comprendre ce qui cloche, au passage, merci d'être aussi patient dans vos explications !

[chaverondier]

Voilà exactement ce qui me semble bizarre, finalement :

On place alors brusquement les 2 détecteurs IH et IB un peu avant I sur les faisceaux H1 et B1 pour passer à un mode de détection which way en I (passant ainsi d'une addition des amplitudes de probabilité à une addition des probabilités) afin de passer d’un taux de détection
* [1] (1/2-1/2)^2 = 0% à [2](1/2)^2+(-1/2)^2 = 50% près de I
* [3] (1/2+1/2)^2 =100% à [4](1/2)^2+(1/2)^2 = 50% en S
divisant ainsi brusquement par 2 le taux de détection en S.

L'idée, c'est que j'ai un état propre |psi> de mon photon qui se décompose en 4 composantes.

* psi/2 en I sur le faisceau H1 et -psi/2 en I sur le faisceau B1, composantes qui vont s'ajouter au point inférieur I de l'écran de détection. En effet, Les ondes issues des faisceaux H1 et B1 sont supposées en opposition de phase en I et doivent s'ajouter destructivement en I. Aucun photon ne doit être détecté en I

* psi/2 en S sur le faisceau H2 et psi/2 en S sur le faisceau B2, composantes qui vont s'ajouter constructivement au point supérieur S de l'écran de détection. Tous les photons doivent être détectés en S.

Je ne comprends pas ce que représentent les secondes probabilités [2] et [4], celles qui valent 50 % ? Une fois que le photon a été détecté par le "which way", on ne parle plus de probas, le photon est là ou pas, point barre, non ?

Si je fais une détection which way un peu en avant de I en IH sur le faisceau H1 et en IB sur le faisceau B1, alors normalement ce sont les probabilités et non plus les amplitudes qui s'ajoutent et je devrais avoir

* |psi/2|^2=1/4 en IH sur le faisceau H1 et |-psi/2|^2=1/4 en IB sur le faisceau B1, probabilités qui vont s'ajouter au point inférieur I pour donner 50% de détection (un photon sur deux en moyenne va être détecté en I à partir du moment où j'y fais une détection which way)

* |psi/2|^2 en S sur le faisceau H2 |psi/2|^2 en S sur le faisceau B2, probabilités qui vont s'ajouter au point supérieur S pour donner 50% de détection (un photon sur deux en moyenne va être détecté en S à partir du moment où je fais une détection which way en I)

J'essaie vraiment de comprendre ce qui cloche, au passage, merci d'être aussi patient dans vos explications !

Vous plaisantez ! Je présente une interprétation qui a 99,99% de contenir une erreur grossière. Je vous remercie de la rechercher. Ca fait une bonne dizaine de fois que j'envisage des astuces de ce genre (un truc qui de prime abord donne l'impression que ça pourrait marcher, cad qui me demande pas de maîtriser ce qui se passe à l'échelle de Planck). A chaque fois, j'ai trouvé la faille. Là j'avoue que ça semble (pour moi) un peu plus subtil que d'habitude.

Bernard Chaverondier

[Chip]

(...) Au feeling, je le craignais un peu (sans en avoir la certitude absolue). C'est pour cela que j'ai considéré une zone I d'interférence destructive et que j'ai envisagé de faire une détection devant et non derrière cette zone I. Je me doute bien que ça ne marche pas, mais je voudrais
* comprendre clairement pourquoi,
* arriver à en être complètement convaincu,
* être sûr que rien qui soit dérivé de ce type d'idée ne puisse marcher.

Je pense qu'il faudrait formuler votre situation expérimentale plus complètement, en précisant la forme des faisceaux, etc. Bien souvent ce type de raisonnement n'est pas valide car les situations envisagées ne respectent pas la conservation de l'énergie. Ce n'est a priori pas spécifiquement de la physique quantique, mais plutôt de la physique des ondes. Un exemple : on ne peut pas prendre deux sources lumineuses, mettre en forme les faisceaux émis (avec par exemple des lentilles, fibres optiques, miroirs, etc.) et les faire interférer entièrement destructivement sur un écran. Je ne vois pas de démonstration simple de ce fait, qui est pourtant évident si on considère la conservation de l'énergie (je vois une démonstration, mais pas simple).

[chaverondier]

Je pense qu'il faudrait formuler votre situation expérimentale plus complètement, en précisant la forme des faisceaux, etc. Bien souvent ce type de raisonnement n'est pas valide car les situations envisagées ne respectent pas la conservation de l'énergie. Ce n'est a priori pas spécifiquement de la physique quantique, mais plutôt de la physique des ondes. Un exemple : on ne peut pas prendre deux sources lumineuses, mettre en forme les faisceaux émis (avec par exemple des lentilles, fibres optiques, miroirs, etc.) et les faire interférer entièrement destructivement sur un écran. Je ne vois pas de démonstration simple de ce fait, qui est pourtant évident si on considère la conservation de l'énergie (je vois une démonstration, mais pas simple).

OK. A noter toutefois que si l'écran est mince par rapport à la longueur d'onde et que l'onde est à la fois concentrée, stationnaire et destructive au niveau d’un point de l'écran on peut être tenté de se demander si la zone d'interférence destructive ne crée pas un genre d'effet tunnel en obligeant le photon a passer au travers de l'écran parce sa probabilité d'interférer avec lui est négligeable à l'endroit où il se trouve et s'il est plus épais que la longueur d'onde et bien je suppose que les photons vont interférer dans l'épaisseur de l'écran à l'endroit où les interférences redeviennent constructives.

Bon, je vais réfléchir un peu plus sur cette expérience pour cerner l'erreur d'interprétation (je suppose qu'il y a une ou qu'elle apparaîtra clairement en essayant de la détailler) mais compte tenu de la batterie impressionnante des effets quantiques, comme
* les effets de Spontaneous Parametric Down Conversion,
* les effets particuliers de diffusion de particules quantiques identiques,
* l'effet tunnel,
* les miroirs semi-réfléchissants,
* l'interféromètre de Mach et Zhender,
* les possibilités très étranges de mesures sans interaction de type schéma de Elitzur-Vaidman,
* l'effet Quantum Zeno etc, etc...(cf http://www.dhushara.com/book/quantco...oc/qnonloc.htm ) je me demande quand même si il n'y aurait pas une astuce cachée quelque part qui permettrait, contre toute attente, de transmettre instantanément de l'information en exploitant la non localité quantique supposée. Je me méfie pas mal des no-go theorem (d'ailleurs, l'expérience a montré que des no-go theorem présentant toutes les apparences de la solidité se sont avérés faillibles). Derrière l'apparence de la rigueur scientifique, ils sont souvent le reflet de nos convictions scientifiques implicites.

Bernard Chaverondier

[Chip]

A noter toutefois que si l'écran est mince par rapport à la longueur d'onde et que l'onde est à la fois concentrée, stationnaire et destructive au niveau d’un point de l'écran on peut être tenté de se demander si la zone d'interférence destructive ne crée pas un genre d'effet tunnel en obligeant le photon a passer au travers de l'écran parce sa probabilité d'interférer avec lui est négligeable à l'endroit où il se trouve et s'il est plus épais que la longueur d'onde et bien je suppose que les photons vont interférer dans l'épaisseur de l'écran à l'endroit où les interférences redeviennent constructives.

Cette situation n'a pas de sens. Un faisceau de lumière ne se met pas à passer à travers un écran opaque sous prétexte qu'on y superpose un deuxième faisceau qui forme des interférences avec le premier.

Je me méfie pas mal des no-go theorem (d'ailleurs, l'expérience a montré que des no-go theorem présentant toutes les apparences de la solidité se sont avérés faillibles). Derrière l'apparence de la rigueur scientifique, ils sont souvent le reflet de nos convictions scientifiques implicites.

Certes, ce qui est admis aujourd'hui peut être remis en cause demain...

[chaverondier]

Un faisceau de lumière ne se met pas à passer à travers un écran opaque sous prétexte qu'on y superpose un deuxième faisceau qui forme des interférences avec le premier.

Bon, mais alors,
1/ si j'ai deux faisceaux minces qui interfèrent destructivement sur un écran détecteur nettement plus mince que la longueur d'onde que se passe-t-il ?

2/ il y a quelque chose que je n'ai jamais compris. Comment un photon parvient-il à interférer avec lui-même alors que, pour cela, il faut qu'il interfère avec "une partie de lui-même" qui a parcouru une distance différente donc qui ne devrait pas être là en même temps (si toutefois c'est bien dans notre temps macroscopique, cad dire sans les allers-retours temporels de la Transactional Interpretation of Quantum Mechanics de john Cramer, cf http://mist.npl.washington.edu/ti/ , que se construit ce phénomène d'interférence) ?

3/ Pour l’expérience de communication instantanée supposée par « fentes de Young », je vais essayer de faire un dessin :

* En divisant en deux, par un miroir semi-réfléchissant horizontal, le faisceau initial (descendant à 45°) en un faisceau B allant vers le Bas (descendant à 45°) et un faisceau H allant vers le Haut (montant à 45°).

* En divisant à nouveau en deux, par un deuxième miroir semi-réfléchissant horizontal, le faisceau B descendant à 45° en un faisceau B1 continuant à descendre à 45° et un faisceau B2 remontant vers le haut à 45°.
- En divisant aussi en deux, par un troisième miroir semi-réfléchissant horizontal, le faisceau H montant à 45° en un faisceau H2 continuant vers le haut à 45° et un faisceau H1 redescendant vers le bas à 45°.

* En réfléchissant vers le bas (par un miroir horizontal) le faisceau H2 montant à 45° pour le faire redescendre à 45° et ainsi le faire couper le faisceau B2 (montant à 45°) en un point Supérieur S.
- En réfléchissant vers le haut (par un deuxième miroir horizontal) le faisceau B1 descendant à 45° pour le faire remonter à 45° et ainsi le faire couper le faisceau H1 (descendant à 45°) en un point Inférieur I.

* En plaçant un détour sur le chemin du faisceau descendant B1 (2 miroirs verticaux pour dévier le faisceau B1 sur une trajectoire descendante parallèle, puis deux miroirs horizontaux pour le ramener sur sa trajectoire descendante initiale) afin de le retarder d'une demi-longueur d'onde, le but étant de le faire interférer destructivement avec le faisceau H1 en I.

* Il ne reste plus, sur le schéma, qu’à placer les détecteurs IH et IB sur les faisceaux H1 et B1 juste un peu avant qu’ils n’interfèrent destructivement en I afin de passer d'un mode de détection des interférences à un mode de détection which way (changement de mode de détection supposé donner lieu à l'addition des probabilités de 25% des chemins H1 et B1 au lieu de l'addition destructive des amplitudes de probabilité en I).

Bernard Chaverondier

[Chip]

1/ si j'ai deux faisceaux minces qui interfèrent destructivement sur un écran détecteur nettement plus mince que la longueur d'onde que se passe-t-il ?

Rien de spécial. Les faisceaux interfèrent destructivement en certains endroits de l'écran, et constructivement à d'autres.

2/ (...) Comment un photon parvient-il à interférer avec lui-même alors que, pour cela, il faut qu'il interfère avec "une partie de lui-même" qui a parcouru une distance différente donc qui ne devrait pas être là en même temps

Le photon n'est pas, avant sa détection, localisé. Il n'y a donc pas de difficulté à faire interférer entre elles les parties de sa "fonction d'onde" qui le peuvent. Bien sûr il se peut très bien que le photon soit émis dans un intervalle de temps trop bref pour que toutes les interférences habituelles se manifestent (par exemple il n'y aura interférences qu'au milieu d'une figure de Young et pas sur les côtés, comme lorsque la cohérence temporelle entre les deux trous de Young n'est que partielle).

3/ Pour l’expérience de communication instantanée supposée par « fentes de Young », je vais essayer de faire un dessin (...)

Je crois que vous ne tenez pas compte de la remarque faite au-dessus, que je rappelle en substance : si vous divisez un faisceau laser en deux et que vous dirigez les deux parties sur un écran, peu importe comment vous mettez en forme ces faisceaux vous n'arriverez jamais à les faire interférer totalement destructivement au niveau de l'écran. Ceci est d'ailleurs valable pour toute onde, puisque de simples considérations de conservation de l'énergie l'imposent.

[chaverondier]

Rien de spécial. Les faisceaux interfèrent destructivement en certains endroits de l'écran, et constructivement à d'autres.

Et si les 2 faisceaux qui interfèrent sont suffisamment concentrés pour qu'il n'y ait pas de zone d'interférence constructive, que se passe-t-il ? (y a-t-il rélexion ?).

Je crois que vous ne tenez pas compte de la remarque faite au-dessus, que je rappelle en substance : si vous divisez un faisceau laser en deux et que vous dirigez les deux parties sur un écran, peu importe comment vous mettez en forme ces faisceaux vous n'arriverez jamais à les faire interférer totalement destructivement au niveau de l'écran. Ceci est d'ailleurs valable pour toute onde, puisque de simples considérations de conservation de l'énergie l'imposent.

Si j'ai deux petites zones (et rien d'autre, les 4 faisceaux étant supposés concentrés) une zone d'interférence constructive et une zone d'interférence destructive, alors tous les photons sont détectés dans la zone constructive et aucun dans la zone destructive ? La conservation d'énergie est donc respectée ?

Bernard Chaverondier

[Chip]

Et si les 2 faisceaux qui interfèrent sont suffisamment concentrés pour qu'il n'y ait pas de zone d'interférence constructive, que se passe-t-il ? (y a-t-il rélexion ?)

Cette situation est impossible. Deux faisceaux incidents sur un écran ne peuvent pas s'"annihiler" en tout point de l'écran.

Si j'ai deux petites zones (et rien d'autre, les 4 faisceaux étant supposés concentrés) une zone d'interférence constructive et une zone d'interférence destructive, alors tous les photons sont détectés dans la zone constructive et aucun dans la zone destructive ? La conservation d'énergie est donc respectée ?

La conservation de l'énergie doit être respectée indépendamment pour les deux zones -- étant entendu qu'on ne parle pas ici d'un événement de détection particulier, mais de probabilités de détection, et qu'on n'utilise pas des photons corrélés mais par exemple une source de photons uniques, ou une source laser.

[deep_turtle]

Nous arrivons à la substantifique moelle du problème... Chaverondier peux-tu nous dire à quelle situation expérimentale tu penserais pour que deux faisceaux qui se recombinent donnent des interférences destructives partout, histoire de fixer les choses ?

[deep_turtle]

Et pour revenir à une intervention en tant que participant, ne pourrions-nous pas transposer le problème en optique pure, sans parler de fonction d'onde, pour ne pas s'embarraser de problèmes qui n'ont rien à faire ici ?

[mariposa]

L'idée (1) est la suivante :

* Un même photon sort d’un dispositif à fentes de Young par une fente H (H comme Haut) et une fente B (B comme Bas).

* Derrière la fente H on fait passer le photon dans un deuxième dispositif à fentes de Young dont il sort part les fentes H1 et H2.
- Derrière la fente B on fait passer le photon dans un troisième dispositif à fentes de Young dont il sort part les fentes B1 et B2.

question?

Croit-tu que l'on ait droit de séparer le système en 2 parties en amont du double système d'Young sachant que tu les couples en aval?

[deep_turtle]

La discussion a été élaguée, afin d'en faciliter le cours et la lecture.

Merci de votre compréhension,

Pour la modération.

[chaverondier]

Deux faisceaux incidents sur un écran ne peuvent pas "s'annihiler" en tout point de l'écran. La conservation de l'énergie doit être respectée indépendamment pour les deux zones -- étant entendu qu'on ne parle pas ici d'un événement de détection particulier, mais de probabilités de détection, et qu'on n'utilise pas des photons corrélés mais par exemple une source de photons uniques, ou une source laser.

J'ai un dessin tout prêt, mais comme cette question de conservation individuelle de l'énergie des deux faisceaux me semble importante, je veux donc d'abord comprendre ce point.

Pourquoi votre argument de conservation individuelle de l'énergie ne s'oppose-t-il pas à la présence de franges d'interférences sur l'écran de détection d'un dispositif à fentes de Young ? En effet,

Si, en sortie des fentes de Young H (comme haut) et B (comme bas) je colimate deux faisceaux H1 et B1 (issus de H et B) qui interfèrent destructivement en un point Inférieur I de l'écran où la différence de marche entre les faisceaux H1 et B1 est multiple de la moitié de la longueur d'onde.

Si, en sortie de ces mêmes fentes H et B, je collimate aussi deux faisceaux H2 et B2 qui interférent constructivement en un point Supérieur S de l'écran où la différence de marche entre les faisceaux H2 et B2 est un multiple entier de la longueur d'onde.

Collimatés ou pas, je ne sais toujours pas si un photon détecté en S est passé dans le collimateur de H2 ou celui de B2, ni si un (éventuel) photon détecté en I (dans la zone d'interférence destructive) est passé dans le collimateur de H1 ou celui de B1

Dans ces conditions, comment peut-on conclure à la disparition de l'interférence destructive en I et de l'interférence constructive en S comme si on avait procédé à une détection which way ? Qu'est-ce qui justifie l'argument de conservation individuelle d'énergie des couples de faisceaux H1+B1 et H2+B2, argument détruisant les effets d'interférence (disparition qui me semble en désaccord avec l'absence de détection which way).

Bernard Chaverondier