Création d'une intrication quantique

[invite62588872]

Bonjour,

j'ai lu pas mal d'articles et de discussions qui parlent de l'intrication quantique.

Un détail, qui n'est jamais expliqué de façon claire, me chipote :

comment fait-on concrètement pour intriquer deux particules ? Je n'ai pas besoin d'une réponse physique complexe ou autre, mais plutot d'une réponse concrète qui représente l'expérience, du style

"on envoie deux photons dans un petit beurre en chantant les Beatles, et au bout de trois couplets l'intrication est établie".

Autre question : est-il correct d'affirmer que l'expérience EPR est un très bon exemple d'intrication quantique, ou a-t-on ici affaire à un autre phénomène ? Il est clair que dans l'expérience EPR il y a un lien "instantané" entre les deux photons, mais les intrique-t-on avant de les envoyer dans leur course vers le "choix" qui sera à chaque fois le même pour chaque paire ?

Merci pour votre partage de connaissances !

Nils
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[invite62588872]

Dois-je clarifier le post ? Help please ! Je vais finir par m'intriquer le cerveau

[inviteb836950d]

"on envoie deux photons dans un petit beurre en chantant les Beatles, et au bout de trois couplets l'intrication est établie".

c'est exactement ça...

Dois-je clarifier le post ? Help please ! Je vais finir par m'intriquer le cerveau

patience, les spécialistes ne sont pas toujours on line...

[invite0fa82544]

Bonjour,

.......
Un détail, qui n'est jamais expliqué de façon claire, me chipote :

comment fait-on concrètement pour intriquer deux particules ? Je n'ai pas besoin d'une réponse physique complexe ou autre, mais plutot d'une réponse concrète qui représente l'expérience, du style

"on envoie deux photons dans un petit beurre en chantant les Beatles, et au bout de trois couplets l'intrication est établie".

Bonsoir,
Pas besoin des Beatles.
On récupère deux photons issus d'un même cascade atomique (comme l'ont fait Aspect et al. au milieu des années 80).
Encore plus élémentaire : les deux électrons de l'atome d'hélium sont toujours dans un état intriqué, quel que soit le spin total (singulet ou triplet)...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8ef897e4]

Bonjour,

pour que deux particules soient intriquees, elles doivent evidemment etre indiscernables. Maintenant, cela dit, deux particules indiscernables issues d'un meme processus sont a priori intriquees, dans le sens ou la mesure de l'une va etre correlee par interference aux resultats possibles de la mesure de l'autre. Autrement dit, la bonne question est : comment fait-on pour casser l'intrication ? La reponse courte est : par la mesure. Evidemment, c'est une reponse "courte".

[invite0bbfd30c]

pour que deux particules soient intriquees, elles doivent evidemment etre indiscernables

Non, pas du tout. On peut très bien avoir un photon intriqué avec un atome, un photon intriqué avec un autre photon discernable, etc.

[doul11]

bonjour,

Non, pas du tout. On peut très bien avoir un photon intriqué avec un atome, un photon intriqué avec un autre photon discernable, etc.

vous êtes sur, avec un atome ? il me semble que quand des particules sont intriqués elles sont représenté par une seule fonction d'onde, c'est possible de représenter tout un atome avec une fonction d'onde ?

[invite8ef897e4]

Non, pas du tout. On peut très bien avoir un photon intriqué avec un atome, un photon intriqué avec un autre photon discernable, etc.

C'est juste, merci pour la correction. Je ne sais meme pas pourquoi j'ai voulu faire une telle precision, c'est juste que je pensais en termes d'experiences specifique qui se trouvaient utiliser des particules identiques dans leur intrication.

Tout ce que je voulais dire quoi qu'il en soit c'est qu'il n'y a pas de preparation specifique. L'intrication se produit pourvu qu'elle le puisse, et l'on s'en rend compte pourvu qu'on fasse la mesure (avant que quelque chose d'autre ne l'ait fait pour nous).

[invite7ce6aa19]

bonjour,



vous êtes sur, avec un atome ? il me semble que quand des particules sont intriqués elles sont représenté par une seule fonction d'onde, c'est possible de représenter tout un atome avec une fonction d'onde ?

Bonjour

L'intrication concerne le couplage entre parties A et B couplage caractérisé par le fait que l'on ne peut pas fabriquer une distribution jointe de densité de probabilité P(A,B) = P(A).P(B).

Cela est automatique pour les particules indiscernables comme conséquence de la symétrie de permutation (voir les 2 électrons de l'atome d'Hélium cité précédemment).

Pour des parties discernables on peut prendre comme exemple un atome modélisé par 2 états F(fondamental) et E (excité) séparés par une énergie E= h.w enfermé dans une cavité monomode dans le quel peut se trouver un photon d'énergie E = h.w.

On:

Un état |F,1> qui est un état d'un atome dans l'état fondamental en présence d'un photon.

Un état |E,0> qui est un état d'un atome dans l'état excité en présence de 0 photon (l 'état du vide électromagnétique de la cavité).

Ces 2 états sont dégénérés (de même énergie h.w) donc l'état de cet espace dégénéré s'écrit:

a |F,1> + b |E, 0>

Cet état est intriqué car tu ne peux pas écrire qu'il y a une probabilité d'avoir zéro photon et une probabilité d'avoir 1 photon. Cela est due au fait que la probabilité se déduit du carré du module du vecteur précèdent

[invite0bbfd30c]

Tout ce que je voulais dire quoi qu'il en soit c'est qu'il n'y a pas de preparation specifique. L'intrication se produit pourvu qu'elle le puisse

Je ne sais pas exactement ce que tu veux dire par là. Il y a de nombreuses façons d'obtenir de l'intrication, c'est vrai. Mais il faut quand même dire que dans les expériences qui cherchent à démontrer de l'intrication, il ne suffit pas de faire "n'importe quoi" pour ensuite mesurer une intrication...

[doul11]

bonsoir,

merci mariposa pour cette explication.

a |F,1> + b |E, 0>

Cet état est intriqué car tu ne peux pas écrire qu'il y a une probabilité d'avoir zéro photon et une probabilité d'avoir 1 photon. Cela est due au fait que la probabilité se déduit du carré du module du vecteur précèdent

je ne suis pas sur de comprendre : on a une superposition d'état |F,1> + |E, 0>, si on fait une mesure sur l'une des deux partie, ça détruit la superposition et fixe la valeur de l'autre partie, on a un amplitude de probabilité |a|² d'avoir l'état |F,1> et |b|² d'avoir l'état |E,0> ?
on sait qu'il y a eu intrication parce que les mesures des deux parties sont corrélés ?

[invite8ef897e4]

Je ne sais pas exactement ce que tu veux dire par là. Il y a de nombreuses façons d'obtenir de l'intrication, c'est vrai. Mais il faut quand même dire que dans les expériences qui cherchent à démontrer de l'intrication, il ne suffit pas de faire "n'importe quoi" pour ensuite mesurer une intrication...

Ce que je veux dire, c'est qu'il n'y a pas de preparation particuliere : il faut juste choisir une reaction telle que l'etat final soit dans l'espace produit tensoriel de deux espace a une particule, mais ne soit pas decomposable en un simple produit de facteurs de (2 au moins) vecteurs dans chacun de ces espaces. On doit avoir une combinaison lineaire de tels produits simples qui soit irreductible.

En disant cela, j'espere ne pas suggerer que les experiences et les theories associees sont "triviales". Il peut etre necessaire d'utiliser un champ magnetique pour selectionner le bon etat initial de moment angulaire par exemple. Mais je ne crois pas que cela soit essentiel a l'intrication. De toute facon, comme je me suis deja decredibilise dans cette discussion, je ferais mieux de laisser d'autres fournir leurs reponses !

[invite62588872]

Okay, mais quelqu'un peut-il répondre à la question initiale ?

Techniquement et simplement, comment procède-t-on ?

Et qu'en est-il par rapport à l'expérience EPR ?

Merci !

[invite21126052]

À l'heure actuelle, c'est très facile.

Il suffit d'utiliser un cristal non linéaire qui va permettre de « couper » un photon en une paire intriquée.

On joue ensuite avec la polarisation des deux photons émis pour obtenir l'inégalité de Bell de manière expérimentale.

Cordialement

[benfifi]

Bonjour,

Je reprends ici mon questionnement pour ne pas interférer sur la discussion où je m'étais glissé imprudemment - mille excuses aux divers protagonistes dudit fil.

Suffit-il de considérer les photons issus d'une même source, associés par paires, vierges de toute marque environnementale discriminante (portée à l'un des photons d'une paire) pour avoir affaire à une cascade de systèmes d'objets (paires de photons) intriqués?
Manque-t-il d'autres conditions?
Inversement, suffit-il d'enregistrer une cascade de mesures corrélées portant sur deux flux d'objets, pour en déduire: 1) on a affaire à une cascade d'objets intriqués; 2) l'origine des objets est unique; 3) chaque paire d'objets est vierge de toute marque environnementale discriminante (portée à l'un des objets d'une paire)?
Manque-t-il d'autres conditions?

Merci pour votre attention.

[benfifi]

Par ailleurs, l'intrication étant liée à la mesure corrélée, et une mesure portant sur une caractéristique précise (par exemple la polarisation) parmi d'autres, est-il correct de dire que deux objets intriqués ne peuvent être considérés séparément? Certes, ils ne peuvent l'être sur le plan de la caractéristique sujette à la corrélation, mais concernant les autres? Et donc globalement?

[Deedee81]

Bonjour,

Suffit-il de considérer les photons issus d'une même source, associés par paires, vierges de toute marque environnementale discriminante (portée à l'un des photons d'une paire) pour avoir affaire à une cascade de systèmes d'objets (paires de photons) intriqués?
Manque-t-il d'autres conditions?

En effet, cela ne suffit pas. Une paire de photons émise par une source unique n'est pas nécessairement intriquée. Tout dépend de la manière de produire cette paire. Une méthode peut être d'émette un photon non polarisé (étant de spin |up> + |down>) puis par un moyen quelconque de diviser ce photon en deux photons. La conservation du moment angulaire implique alors que les deux photons ont des spins opposés (mais toujours non défini sur un photon seul).

Inversement, suffit-il d'enregistrer une cascade de mesures corrélées portant sur deux flux d'objets, pour en déduire: 1) on a affaire à une cascade d'objets intriqués; 2) l'origine des objets est unique; 3) chaque paire d'objets est vierge de toute marque environnementale discriminante (portée à l'un des objets d'une paire)?
Manque-t-il d'autres conditions?

Il faut juste qu'on effectue des mesures appropriées. Par exemple, si on se contente de mesurer le spin dans une direction (disons verticale) et de constater que c'est fortement corrélé, cela ne signifie pas nécessairement qu'il y a intrication. Mais en faisant varier les angles de mesure, on peut obtenir l'information. En l'absence d'intrication, pour distinguer une superposition quantique d'une mélange statistique (décohérence avec l'environnement) je ne vois pas d'autres moyens que d'effectuer des mesures d'interférences.

Par ailleurs, l'intrication étant liée à la mesure corrélée, et une mesure portant sur une caractéristique précise (par exemple la polarisation) parmi d'autres, est-il correct de dire que deux objets intriqués ne peuvent être considérés séparément? Certes, ils ne peuvent l'être sur le plan de la caractéristique sujette à la corrélation, mais concernant les autres? Et donc globalement?

En effet. Il y a moyen de montrer par une analyse approfondie qu'il est possible de respecter la localité (ce n'est pas trivial) mais l'ensemble reste non séparable (ce qui entraîne parfois des malentendus car pour beaucoup "non séparable" = "non local" alors que je préfère réserver le terme "non local" à l'obligation d'avoir un transfert instantané d'information).

C'est totalement non classique et franchement bizarre. Ca montre bien les limites d'une physique classique, de représentations mentales, de description basées sur le quotidien, face à un monde aussi exotique que "l'infiniment petit".

[benfifi]

Merci pour les éclairages.

Soit l'expérience suivante: un flux de paires d'objets quantiques est créé. Une mesure identique sur chacun des objets d'une paire est effectuée sur l'ensemble du flux. Les résultats de la mesure montrent une corrélation.
L'expérience est reproduite un grand nombre de fois.

Hypothèse 1: Du fait de la reproduction de l'expérience, je déduis l'intrication des objets de chaque paire.
Hypothèse 2: Je complète l'expérience comme suit: pour chaque paire, après la mesure, je force le changement d'état d'une particule de chaque paire, et je mesure l'état de l'autre. Ou bien le résultat montre le changement de son état, et j'en déduis l'intrication de la paire en question, ou bien...???

[Deedee81]

Salut,

Ou bien le résultat montre le changement de son état, et j'en déduis l'intrication de la paire en question, ou bien...???

Tu ne saurais pas constater le changement d'état dans la deuxième particule. Pour ça, il faudrait que tu aies déjà fait une mesure avant pour déterminer quel était son état. Et dans ce cas, tu ne constaterais aucun changement. C'est toute la subtilité de ce genre d'expérience.

Si tu mesures par exemple les particules 1 dans les états (mesures successives) : a b c a c e a
et que des mesures sur la particule 2 donne les résultats : a b c a c e a
cela veut dire que les particules étaient identiques..... mais pas nécessairement intriquées !!!!

C'est beaucoup plus subtil que ça. Pour vérifier que les particules sont intriquées, il faut que les mesures respectent certaines conditions et permettent de vérifier que les corrélations violent certaines conditions (dites inégalités de Bell). Déjà il faut mesurer des grandeurs différentes de chaque coté mais qui ne sont pas indépendantes. Par exemple, mesurer la polarisation d'un photon dans la direction verticale sur la particule 1 (la réponse étant alors "oui elle est verticale" ou "non, elle ne l'est pas") et dans une direction légèrement différente sur la particule 2.

Je conseille de lire ceci :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Intrication_quantique
http://fr.wikipedia.org/wiki/In%C3%A...C3%A9s_de_Bell

le deuxième en particulier est fort bien expliquer.

Pour les notations, c'est assez simple en fait. Supposons qu'une particule puisse se trouver à la position x ou bien à la position y. On dira que son état est |x> si elle est en x et que son état est |y> si elle est en y. Si la particule a une chance sur deux d'être en x ou y alors son état est |x>+|y>. Attention, cet état n'est pas un mélange statistique, ce n'est pas une ignorance, la particule a réellement une position imprécise. Cela se traduit par des effets : les interférences par exemple.

C'est tout ce qu'il y a besoin de savoir pour arriver à comprendre ces articles (plus un peu d'effort quand même ).

[Amanuensis]

La corrélation n'est pas, à soi seul, le "paradoxe" de la physique quantique.

Si on sépare deux toupies dans l'espace, lancée l'une par rapport à l'autre à partir d'un état sans rotation, la conservation du moment cinétique va "intriquer" les deux toupies, et les mesures de moment cinétique seront parfaitement corrélées.

En classique cela n'a rien de paradoxal, ce serait même le contraire (l'absence de corrélation entre les mesures) qui paraîtrait bizarre!

Et personne, dans le cas classique, ne se permettrait une explication de la corrélation de mesures par "action instantanée à distance", ni même en invoquant une "non localité". (Sauf peut-être en considérant que le "moment cinétique total" est une notion non locale, ce qui est une trivialité.)

Pour expliquer, et comprendre, les difficultés posées par la physique quantique, pourquoi un modèle classique (qui est un modèle à variables cachées) n'est pas satisfaisant, faut aller plus loin que juste les corrélations entre mesures d'une même "observable". (Il faut faire intervenir des "observables" différentes, comme le moment cinétique mesuré selon un axe, et le moment cinétique mesuré selon un autre axe.)

[Nicophil]

Bonjour,

Si la particule a une chance sur deux d'être en x ou y alors son état est |x>+|y>. Attention, cet état n'est pas un mélange statistique, ce n'est pas une ignorance, la particule a réellement une position imprécise. Cela se traduit par des effets : les interférences par exemple.

Oui, enfin dans l'interprétation de l'Ecole réaliste, pas dans l'interprétation de l'Ecole de Copenhague.

La page de discussion du second article est très intéressante, en particulier :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Discuss...ie_conclusions

La question du déterminisme est le fondement de la philosophie opposée à l'école de Copenhague, celle des réalistes. En cherchant des variables cachées, le but ultime des réalistes est de démontrer que la physique est compréhensible. La décohérence ou l'effondrement de la fonction d'onde par l'observation sont des approches pour rendre la MQ plus compréhensible.
Avec son chat, Schrödinger n'invente pas l'état superposé, il prétend le ridicule d'admettre un tel état, en imaginant un mécanisme où il ne fait que transposer l'état superposé d'une particule prète à se désintégrer à l'état d'un chat dont la vie ou la mort dépend du sort de la particule en superposition d'état. Donc, dans le fond, ce sont la causalité et le déteminisme qui sont défendus par "le Chat". Schrödinger ne soulève pas un problème nouveau avec son chat, il critique l'idée d'un état superposé et tente de démontrer que cette interprétation est une erreur qui démontrerait que la MQ est incomplète. Ce que le chat sous entend, c'est qu'il n'existe pas d'état superposé du fait que la réalité serait prévisible. Le chat doit être mort ou vivant.D'où le lien étroit avec la causalité, le déterminisme et les variables cachées chers aux réalistes.
Mais si vous insistez, vous pouvez changer le mot résoudre par le mot poser. Car, même si ce n'est qu'une expérience d'esprit, le but est de démontrer par l'absurde que la physique doit être déterministe et donc prévisible.

Amitiés. A.Kirca (d) 13 janvier 2010 à 22:30 (CET)

Tout ce pataquès autour des inégalités de Bell et des expériences d'Aspect est interne à l'Ecole réaliste et remue des problèmes que ne se pose pas l'Ecole de Copenhague.
Idem pour la problématique de la décohérence.

[Deedee81]

Oui, enfin dans l'interprétation de l'Ecole réaliste, pas dans l'interprétation de l'Ecole de Copenhague.

Le mot "réellement" était peut être un peu fort.

Ce que je veux dire c'est qu'un état de superposition quantique et un mélange statistique sont deux choses différentes, induisant des comportement physiques différents.

C'est d'ailleurs pour cela qu'on a pondu un formalisme permettant de mixer les deux sans difficulté : la matrice densité (pas mal utilisé en physique statistique).
EDIT : formalisme mathématique qui vient de Von Neumann si ma mémoire est bonne, aller voir Wikipedia sur la matrice densité si on veut vérifier.

Il ne faut donc surtout pas confondre la superposition quantique avec une incertitude. Ce sera une grosse erreur.

Autre détail : les réalistes ne sont pas attachés aux variables cachées. Ca c'est ce qu'on appelle les "réalistes naïfs" (au sens des "éléments de réalité" d'Einstein, cette appellation un peu péjorative n'est pas de moi, je l'ai lue la première fois dans un article sur la mécanique bohmienne).

Par contre, les inégalités de Bell et Aspect (et Kochen-Specker, et Legett, etc...) montrent que la MQ ne peut pas se ramener à la physique classique, et ça, c'est tout de même intéressant en soi, non ? Quel que soit la manière d'interpréter la MQ.

Enfin, la décohérence ne pose guère de problème.... sauf pour l'école de Copenhague qui pose l'existence d'appareil de mesures classiques et d'états de bases mesurés privilégiés (par exemple la position) comme un a priori, alors qu'ils découlent physiquement de la décohérence. Il y a aussi conflit avec les théories prônant une réduction physique de la fonction d'onde (interprétation de Ghirardi).

Il y a un très bon article sur ArXiv, de Schlossauer, sur ce rapport entre décohérences et interprétations.

[Amanuensis]

Il ne faut donc surtout pas confondre la superposition quantique avec une incertitude. Ce sera une grosse erreur.

Oui. L'erreur est penser qu'un état quantique décrit comme superposé serait différent d'un état quantique pur quelconque. (Tout état quantique pur est une superposition pour au moins une observable dès lors que l'espace des états a une dimension >1 .)

Soit on associe la notion d'incertitude à tout état quantique pur (sans parler de superposition), soit on considère un état quantique pur comme "donnant toute l'information", et donc "sans incertitude".

[invite6754323456711]

Oui, enfin dans l'interprétation de l'Ecole réaliste, pas dans l'interprétation de l'Ecole de Copenhague.

L'interprétation est du domaine de la sémantique, donc de notre "subjectivité". On peut faire l'analogie avec notre discours sur un caillou. Ce que l'on observe, nous permettent-ils de faire des affirmations dans l'absolu comme quoi sa forme, sa couleur,... seraient des propriétés réellement intrinsèque et indépendante de l'observateur. L'intrication mais en jeu une relation observateur (étendu à nos instruments de mesure)/observé (ce que nous avons modélisé car non accessible directement par nos sens).

La confusion est, en mon sens, de confondre l'interprétation "ontologique" du modèle avec sa propriété prédictive.

Patrick

[Deedee81]

Oui. L'erreur est penser qu'un état quantique décrit comme superposé serait différent d'un état quantique pur quelconque.

Oui, ça aussi c'est une erreur (curieusement assez courante (*)).

L'espace des états est un espace vectoriel (espace de Hilbert, de Fock,...), il a donc une infinité de bases possibles et tout vecteur peut faire partie d'une base (et est donc pur) et tout vecteur peut être "superposition" de vecteurs de base.

(*) sans doute parcequ'intuitivement on donne un rôle privilégié à certaines bases, comme la base position, car elles sont effectivement classiquement privilégiée. L'interprétation de Copenhague considère ces bases comme allant de soit (déterminée par la mesure) alors qu'avant réduction (forcément, la réduction utilisant une base privilégiée, l'état se réduit dans certains états et pas d'autres), on peut montrer que c'est faux (à la limite un appareil de mesure ne devrait rien mesurer, c'est horriblement troublant ) (c'est dû au caractère unitaire de la théorie et au fait qu'un même état peut être décrit comme plusieurs sommes d'états de bases différentes). La décohérence explique l'existence de bases privilégiées (celles qui diagonalisent la matrice de densité réduite) et c'est lié à l'hamiltonien d'interaction (dans lequel il y a souvent un terme dépendant de la distance). Je trouve cela drôlement joli et cohérent. La première fois que j'ai lu des articles sur la décohérence j'ai vraiment été bluffé.

[Nicophil]

L'interprétation est du domaine de la sémantique, donc de notre "subjectivité".

Eh oui, la sémantique (de la théorie) est forcément subjective.

[invite0bbfd30c]

Une paire de photons émise par une source unique n'est pas nécessairement intriquée. Tout dépend de la manière de produire cette paire. Une méthode peut être d'émette un photon non polarisé (étant de spin |up> + |down>) puis par un moyen quelconque de diviser ce photon en deux photons. La conservation du moment angulaire implique alors que les deux photons ont des spins opposés (mais toujours non défini sur un photon seul).

Un photon "|up> + |down>" est polarisé. Si tu appelles |up> la polarisation linéaire verticale et |down> la polarisation linéaire horizontale, un photon |up> + |down> est polarisé à 45°.

[Amanuensis]

Annullé.....

[invite0bbfd30c]

Deedee voulait dire le mélange statistique 1/2 |up> et 1/2 |down>

Euh... tu es sûr? On va peut-être attendre qu'il s'exprime.

Quoi qu'il en soit la méthode décrite pour produire l'intrication me semble être une invention personnelle, elle ne correspond pas à un processus réel (désolé d'être un peu direct!)

[Amanuensis]

Euh... tu es sûr? On va peut-être attendre qu'il s'exprime.

Cela questionne le message que j'ai effacé...

Je me permettais une interprétation, mais je réalise après coup que je ne sais pas ce que veut dire |up> ou |down> pour un photon.

Chip les a interprétés comme [x> et [y>, polarisation linéaire selon x ou y, mais ça ne colle pas vraiment avec les idées véhiculées par up et down.