Bonsoir,
Si le photon A est intriqué avec le photon B, lorsque l'on mesure A, on agit sur B. Mais ce n'est pas un réelle action à distance car on n'a pas choisi le résultat de la mesure, et donc l'information que l'on envoie.
Mais n'y-a-t-il pas moyen d'agir sur A sans faire une mesure, et ainsi d'envoyer une information à la position du photon B ?
Ne peut-on pas faire une action microscopique sans faire de mesure ?
Merci d'avance
Il ne peut exister aucun moyen d'envoyer ainsi une information à distance. Outre la limite posée par la relativité, selon laquelle rien ne peut se propager instantanément à distance, cela a été démontré dans le cadre de la mécanique quantique, en se basant sur l'hypothèse que le hasard quantique est fondamental et absolu. Le théorème porte le nom de "no-communication theorem".
En pratique, on peut choisir d'intriquer ce qu'on veut et de le mesurer comme on veut du côté A, la fonction d'onde qui en résulte produira toujours les mêmes probabilités d'observation en B que la fonction d'onde initiale.
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
Merci pour ta réponse.
Il n'y a pas moyen d'agir sur A sans faire de mesure?
Connaîtrais-tu un livre qui rassemblerait les solutions à tous ces problèmes ?
Comme, par exemple, aussi les problèmes liés à l'intrication en relativité restreinte.
Une référence incontournable :Envoyé par G13
"Exploring the Quantum - Atoms, Cavities, and Photons"
par Serge Haroche et Jean-Michel Raimond (Oxford Univ. Pr.)
Merci pour la référence !
Je viens de trouver un article qui fait le point sur les expériences EPR aujourd'hui. Je ne l'ai pas encore lu. Publié dans Review of Modern Physics :
http://rmp.aps.org/abstract/RMP/v81/i4/p1727_1
Dispo sur Arxiv :
http://arxiv.org/abs/0806.0270
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
Merci ! Je vais essayer de le lire.
Mais pourquoi ne peut-on agir sur un photon sans mesurer quoi que ce soit le concernant ?
On modifierait le photon A sans le mesurer et ainsi le photon B intriqué avec A en même temps. Ce qui doit bien sûr être impossible, mais je ne vois pas pourquoi.
Parce que la notion de "photons intriqués" ne désigne pas une réalité, mais une formule mathématique ne correspondant pas à un objet physique.
Les photons existent bien en tant qu'objets. A proprement parler, c'est leur polarisation qui est intriquée. On dit que les photons n'ont alors pas de polarisation définie, ou même définissable.
La mécanique quantique nous donne le moyen d'avoir, subjectivement, certaines informations (la fonction d'onde) qui donnent des probabilités d'observation. Alice et Bob (A et B) n'ont pas accès aux mêmes informations sur la polarisation des photons. Ce qui illustre le fait que ces informations ne sont pas la réalité.
Ton idée est d'agir sur la polarisation d'un photon de sorte que, la polarisation de l'autre lui étant reliée, cela puisse l'affecter. Le problème, c'est que cette polarisation n'est pas une polarisation au sens classique du terme, mais seulement l'information que tu détiens à son sujet. Tu agis donc en fait sur l'information que tu détiens au sujet de la polarisation des deux photons, et non sur les photons eux-mêmes.
En pratique cela revient exactement au même... sauf dans une expérience EPR !
C'est très bizarre, mais jusqu'à ce qu'on trouve une meilleure explication, nous sommes réduits à nous contenter de celle-ci, qui est la seule qui marche.
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
Pas d'accord, ou en tout cas, cette façon d'interpréter les résultats de mesure de polarisation des photons (ou de spin pour des électrons) est "très difficilement" compatible avec les faits d'observation.
Quand on mesure (passons plutôt à des électrons) le spin horizontal d'un électron dans un état initial de spin vertical, cet électron prend un nouvel état de spin, à savoir un état de spin horizontal (qui peut alors être un spin horizontal droit ou un spin horizontal gauche, c'est du 50 50).
Le changement d'état de spin de l'électron, et non le seul changement d'état de l'information (sur l'état de spin) détenue par l'observateur à l'issue de sa mesure, peut se vérifier expérimentalement. Certes, cette vérification est seulement statistique (la base de la science étant la répétablilité que demander de moins ?) donc "indirectement" (mais c'est quoi une vérification "directe" ?).
En faisant des statistiques sur les résultats de mesure de spin pour une population d'électrons tous préparés dans un état initial de spin vertical, on constate en effet, via ces statistiques, que :
1/ si on mesure le spin vertical de ces électrons, ils conservent l'état de spin vertical qu'ils avaient acquis (via la préparation réalisée) avant cette mesure (ils gardent leur spin vertical vers le haut s'ils étaient spin vertical vers le haut avant la mesure et gardent leur spin vertical vers le bas s'ils étaient spin vertical vers le bas avant la mesure)
2/ si on mesure leur spin horizontal, ils acquièrent un nouvel état de spin
- 50 % acquièrent un état de spin horizontal droit (nouvel état confirmé, si on avait encore un doute, par une mesure ultérieure de spin horizontal)
- 50 % acquièrent un état de spin horizontal gauche (nouvel état confirmé, lui aussi, par une mesure ultérieure de spin horizontal si on avait encore un doute)
Considérons maintenant les "électrons de BOB". Appellons les électrons B. Supposons les préparés dans un état de spin vertical par la mesure d'ALICE sur leurs électrons jumeaux A de spin EPR corrélé. Le fait que cette préparation ait été effectuée à distance par ALICE en mesurant le spin vertical des électrons A ne change rien au fait que les électrons B sont bien mis dans un état de spin vertical par la mesure d'ALICE. Par contre, la différence c'est que BOB n'est pas au courant (car ce n'est pas lui qui a réalisé ce travail de préparation). En effet, ALICE étant loin du labo de BOB, elle n'a pas la possibilité de trier les électrons de BOB et de ne lui laisser (par exemple) que des électrons de spin vertical vers le haut.
Si ALICE parvenait (même seulement un peu) à augmenter (par exemple) la proportion d'électrons obtenus dans un état de spin vertical vers le haut à l'issue de sa mesure de spin vertical (au lieu d'avoir un résultat 50 50, parfaitement équilibré, entre électrons dans un état de spin vertical vers le haut et électrons dans un état de spin vertical vers le bas) BOB aurait alors moyen d'être informé des mesures de spin vertical réalisées par ALICE. En effet en faisant, de son côté, des statistiques sur les mesures de spin des électrons B, BOB pourrait mesurer cette déviation de la proportion équilibrée 50 50 entre électrons dans un état de spin vertical haut et électrons dans un état spin vertical bas.
De même, BOB pourrait être informé de l'action de mesure de spin vertical réalisée par ALICE si elle parvenait (par un moyen hypothétique de préparation de l'état de son dispositif de mesure à ce jour inconnu) à faire en sorte que deux résultats de mesure de spin vertical successives (réalisées de son côté) soient un peu plus fréquemment identiques que deux résultats de mesure de spin vertical opposées (un peu comme le temps. Les causes d'un changement d'humeur du temps mettent un certain temps à changer. De ce fait, le temps qu'il fera demain a 66% de chances d'être le même que celui qu'il fait aujourd'hui contre 33% de chances que le temps change entre aujourd'hui et demain).
A ce jour, la règle statistique de BORN relatives aux statistiques des résultats de mesure quantique est respectée sans le moindre écart connu et exploitable. De tels écarts statistiques, s'ils pouvaient être provoqués volontairement par ALICE (par une méthode appropriée de préparation de l'état de son système de mesure) lui permettraient d'en tirer un moyen de faire mentir le no-communication theorem. En effet, cette action mettrait en défaut l'hypothèse d'impossibilité, pour l'observateur macroscopique, de modifier les statistiques du hasard quantique (impossibilité implicitement contenue dans les hypothèses de ce théorème via l'emploi du formalisme des opérateurs densité).
De son côté, BOB ne dispose donc d'aucun moyen de savoir que ses électrons ont été mis dans un état de spin vertical par ALICE. Cette information lui est inaccessible.
Quand BOB mesure le spin vertical ou horizontal de ses électrons, il recueille bien une information sur l'état de spin acquis par ses électrons APRES sa mesure (la mesure de spin qu'il a faite de son côté) mais il ne recueille malheureusement aucune information sur l'état de spin vertical que son électron avait acquis AVANT sa mesure (via l'action de préparation des électrons A et B dans un état de spin vertical réalisée par ALICE).
Si jamais les électrons de BOB possédaient une propriété d'interaction avec son dispositif de mesure susceptibles d'informer BOB de leur état de spin vertical (une variable cachée sur l'état de l'électron de BOB, c'est à dire tout simplement le spin vertical lui-même considéré comme variable cachée à BOB puiqu'il n'a pas moyen de connaitre l'état de cette variable) cette information serait détruite par la mesure de spin réalisée par BOB.
Merci à vous deux.
@Pio2001: Qu'est-ce que la théorie de l'information en physique quantique ? Est-ce une nouvelle interprétation de la MQ ? Je cherche des références sur les concepts de philosophie (je ne sais pas si on appelle cela comme ça) en MQ.
@chaverondier: Merci.Mais je n'ai pas bien compris la fin (sur l'information inaccessible à Bob, la variable cachée, et le dispositif de mesure): est-ce que le dispositif qui entre en action si le spin est vertical agit comme un instrument de mesure, même avant que Alice ait fait sa mesure ?
Ca c'est une autre histoire. Je faisais référence au fait que la fonction d'onde, que l'on utilise pour décrire l'état d'un système quantique, n'est pas l'état réel dans lequel il se trouve, mais l'information dont on dispose sur ce système.
Alice et Bob se donnent chacun une fonction d'onde pour décrire les deux particules. Au départ, ils ont les mêmes informations, et se donnent donc la même fonction d'onde.
Lorsqu'Alice fait sa mesure, elle provoque une réduction de sa fonction d'onde, mais pas de celle de Bob. Ils décrivent alors chacun le système avec une fonction d'onde différente.
A Chaverondier : qu'en est-il si les particules mesurées sont des photons, dont la polarisation est mesurée par un filtre polarisant suivi d'un photomultiplicateur, et qu'Alice et Bob orientent leurs filtres indépendemment l'un de l'autre ?
Le couple polariseur / photomultiplicateur ne modifie pas la polarisation du photon, il détruit le photon (qui déclenche soit une avalanche électronique dans le PM, soit un échauffement local du filtre polarisant).
Après les deux mesures et avant que les cônes de lumière futurs issus des régions d'espace-temps A et B ne se rejoignent, il ne reste à Alice et Bob que des fonctions d'ondes abstraites, qui ne sont plus reliées à aucune particule, pour prédire le taux de corrélation qu'ils vont observer en comparant leurs résultats. Alice sait, en fonction du résultat qu'elle a obtenu, quelle sera la probabilité que Bob lui présente tel ou tel résultat en fonction de l'orientation qu'il aura choisi pour son polarisant, et réciproquement.
Ces fonctions d'onde ne peuvent pas non plus être attribuées aux appareils de mesure ou à l'environnement, car ceux-ci ne peuvent pas subir les changements de base nécessaires à la prédiction du taux de corrélation.
La mesure a bien agi sur les particules réelles, en les détruisant, mais la réduction des fonctions d'ondes n'est pas un phénomène réel, bien qu'il soit le seul concept rendant compte de tous les cas de polarisation réellement observés, corrélations comprises.
C'est en ce sens qu'une mesure EPR n'agit pas sur les particules, au sens où elle aurait un effet physique non local à distance, mais sur les fonctions d'onde dont disposent Alice et Bob.
Evidemment, tout dépend ce qu'on entend par "mesure". On est bien d'accord que l'acte d'interposer un objet opaque sur le trajet d'un photon va réellement affecter celui-ci. Par contre, "réaliser une mesure quantique sur un système intriqué", cela a d'autres implications qu'obtenir juste un résultat local. Des corrélations, de nature physique incomprise aujourd'hui, en découlent.
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
Pour cela, il faudrait qu'il y ait séparabilité quantique de façon à ce que la paire d'électrons puisse être traitée par deux fonctions d'onde distinctes (une pour chaque électron). Or ce n'est pas le cas. La paire d'électrons de spin EPR corrélés n'est pas un ensemble de 2 systèmes séparés, mais un seul système unique, étendu, non local, possédant une seule fonction d'onde. Quand ALICE réalise la mesure de spin de son côté, si on se place dans le cas où BOB n'a "pas encore" réalisé la mesure, alors ALICE réduit LA fonction d'onde de la paire d'électrons.
- C'est le cas dans l'interprétation d'un ordre "cause-effet faible" (c'est à dire reposant sur l'interprétation seulement) entre mesures séparées par des intervalles de type espace sur des parties EPR corrélées d'un même système.
- C'est encore le cas (non sujet à interprétation celui là) lors d'une attente suffisante de BOB afin que sa mesure se situe dans le cône de futur "absolu" de la mesure de spin réalisée par ALICE.
Quand BOB et ALICE comparent les résultats obtenus, il constatent que la fonction d'onde de leur paire d'électrons (de spin EPR corrélés) est bien la même. Leurs résultats de mesure de spin respectifs sont conformes à ceux d'une même et unique fonction d'onde. Ce qu'ils ignorent, c'est lequel des deux a provoqué la réduction du paquet d'onde de la paire d'électrons (par la mesure de spin réalisée de son côté). Pourquoi ? Non parce qu'il y a deux fonctions d'onde mais parce qu'ils ont une information incomplète sur cette fonction d'onde au moment où ils réalisent la mesure.
Si c'est ALICE qui provoque la réduction du paquet d'onde, en faisant par exemple un mesure de spin vertical, BOB n'a aucun moyen de savoir que son électron a été mis dans un état de spin vertical par la mesure de spin vertical réalisée par ALICE sur l'électron jumeau. Cette information ne lui est pas accessible.
Disons plutôt qu'ils ne connaissent pas encore cette fonction d'onde. Ils n'ont qu'une information incomplète. En effet :
- d'une part ils ne savent pas ce qui se passe de l'autre côté
- d'autre part ils ignorent même une partie de ce qui se passe de leur côté.
Pour bien le comprendre, imaginons que PIERRE (situé tout près de BOB) ait récupéré un électron quelque part et qu'à force de patience PIERRE soit parvenu à mettre cet électron dans un état de spin vertical haut par exemple (par des passages successifs par un STERN et GERLACH à axe vertical, puis, si nécessaire, par un STERN et GERLACH à axe horizontal, puis, à nouveau, par un STERN et GERLACH à axe vertical...jusqu'à ce que le hasard quantique donne le résultat de spin vertical up souhaité par PIERRE). Cet électron a bien sa fonction d'onde dans un état de spin vertical up. PIERRE met au défit BOB de trouver un moyen de connaître le fonction d'onde de cet électron. BOB n'a aucun moyen d'accéder à cette information. Cette information ne lui est pas accessible.
Si BOB mesure le spin vertical de cet électron, il trouvera un spin vertical up. Le résultat obtenu par BOB ne suprend nullement PIERRE. PIERRE connait la fonction d'onde de l'électron, il sait ce que BOB va trouver car il y a une seule fonction d'onde. BOB, lui, n'a pas moyen de connaître cette fonction d'onde, c'est à dire l'état de spin de l'électron que PIERRE lui a préparé. N'empêche que l'électron de BOB est bien dans un état de spin up, même s'il l'ignore. La preuve en est que l'électron se comporte conformément à SA fonction d'onde (connue de PIERRE et pas de BOB). C'est l'info que PIERRE et BOB ont sur la fonction d'onde qui diffère (pas la fonction d'onde elle-même).
Si on recommence le même type d'expérience, à chaque fois, quand le résultat est prévisible (par PIERRE seulement. C'est le cas de mesures de spin par BOB suivant une direction ne changeant pas l'état de spin donné à l'électron par PIERRE) le résultat de mesure de BOB sera conforme à l'état de spin dans lequel PIERRE aura préparé l'électron et dont il demandera à BOB de mesurer le spin. Toutefois BOB ne pourra pas en tirer d'information sur les états de spin individuels que ces électrons avaient avant qu'il n'ait réalisé sa mesure. Il ne pourra en tirer qu'une information statistique. Par contre, les deux observateurs seront d'accord sur ce qu'ils observent. Ils observent le même objet dans le même état modélisé par la même fonction d'onde (connue de PIERRE mais pas de BOB par contre).
De la même façon, si ALICE met un l'électron A, jumeau EPR corrélé d'un électron B reçu par BOB, dans un état de spin vertical, BOB ne pourra pas le savoir. Toutefois, pas plus que pour PIERRE, il n'y a de raison valable d'en déduire que cette propriété n'existe pas (sous prétexte que BOB n'a pas la possibilité d'en être informé).
D'où l'intérêt d'utiliser des électrons, car eux ils ne sont pas détruits par la mesure (et leur spin est conservé après la mesure).
Pour être bien sûr que c'est ALICE qui a fait la mesure (par exemple) il suffit d'attendre suffisamment longtemps afin que la mesure de BOB soit séparée de celle d'ALICE par un intervalle de type temps (et située dans le cône de futur d'ALICE si on veut que ce soit bien ALICE qui réduise le paquet d'onde et pas BOB). Dans ce cas, ils peuvent tous les deux en même temps (ALICE ET BOB) vérifier que les électrons de BOB ont bien été mis dans un état de spin vertical par ALICE.
Alors pourquoi devrait-on changer d'interprétation sur le fait qu'une seule des deux mesures suffit à mettre dans un état de spin déterminé les deux électrons (sans qu'on sache dire, invariance relativiste oblige, qui de BOB ou d'ALICE a réduit le paquet d'onde quand les deux mesures sont séparées par un intervalle de type espace) sous pretexte que cette vérification n'est plus possible directement ? Quelle est la logique de ce changement d'interprétation ?
Si un objet est rouge (quand je le vois) doit-on obligatoirement conclure que la couleur de cet objet est une notion dénuée de sens quand il est caché par un arbre et que je ne peux plus le voir ?
Et même sur cette fonction d'onde elle-même, même s'ils ne la connaissent pas. L'expérience où seule ALICE fait la mesure de spin et où BOB se contente de recueillir les électrons mis dans un état de spin vertical par ALICE, puis va voir ALICE (et constate avec elle que les électrons ont bien le spin vertical dans lequel ils ont été mis par la mesure d'ALICE) leur permet de constater ensemble :
- qu'il a bien suffi d'une seule mesure pour provoquer la réduction du paquet d'onde des deux électrons
- que cette fonction d'onde est bien la même pour les deux observateurs.
Pourquoi envisager que les choses changent brusquement quand BOB est un peu moins patient et qu'on n'a plus moyen, du coup, de savoir (invariance relativiste oblige) lequel des deux a réduit la fonction d'onde des deux électrons le premier ?
Dernière modification par chaverondier ; 19/01/2010 à 00h02.
Merci pour les réponses, c'est intéressant. Je les étudierai à tête reposée cette semaine.
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La raison en est purement philosophique : pour éviter d'avoir des effets non locaux dans le formalisme. Du moment que les prédictions expérimentales sont identiques, on peut choisir l'interprétation que l'on préfère.
Je reconnais toutefois que ta précision a le mérite de montrer qu'il existe une fonction d'onde unique qui représente l'information maximale qu'il est possible d'avoir sur un système.
En fait, ma description avec des fonctions d'onde différentes pour chaque observateur relève plutôt de l'interprétation relationnelle de Rovelli.
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