Franges d'interference quantique : un problème de détection ?

[invite93279690]

Bonjour à tous,

Sur un fil récent sur l'intrication quantique a été proposé un papier d'une équipe proposant que les violations des inégalités de Bell observées expérimentalement n'étaient pas incompatibles avec la localité d'Einstein.

J'ouvre ce nouveau fil non pas pour parler de ce papier qui, je l'espère sera traité dans l'autre fil, mais plutot pour parler d'une autre publication de la même équipe ( de 2010) qui m'a interpelée
http://arxiv.org/pdf/1005.0906v1

Pour résumer un peu l'idée du papier : les auteurs proposent une simulation d'une experience de fentes d'Young en imaginant que la lumière est constituée de particules classiques (contenant juste un vecteur polarisation). Une sorte de modèle Newtonien de la lumière en somme.

Leur opinion est que les figures d'interference observées dans des manips à photon unique reçu un par un par un détecteur n'est pas une propriété des photons mais une conséquence de la détéction en elle même.

A leur modèle Newtonien de la lumière, ils ajoutent donc un toy-model de détecteur qu'ils estiment suffisant pour représenter un capteur réaliste.

Si vous vous demandez comment les photons passent de la source aux fentes, ils contournent ce problème en faisant partir les particules classiques aléatoirement depuis l'une des deux fentes (je ne sais pas si ce contournement est sans influence sur le résultat ou les implications qui en découlent).

Le résultat des simulations est sans appel pour differentes configurations optiques : ils retrouvent à chaque fois les figures d'interférences attendues sans jamais faire intevenir de comportement ondulatoire pour les particules.

Je trouve ce papier perturbant personnellement parce que je n'arrive pas à me rendre compte si leur résultat est trivial ou révolutionnaire.

En particulier, le fait de mettre un vecteur polarisation peut paraitre anodin mais cette polarisation influence le kernel de mémoire d'une cellule de détection (une fois le photon détecté) qui du coup permet d'une certaine façon une "interference" entre deux photons successifs.

Bref je vous demande ce que vous en pensez .
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[phys4]

Bonjour,

J'ai essayé de comprendre ce papier qui n'est pas clair sur la détection : il s'agit d'une simulation !
J'ai isolé la partie du ton message que je peux expliquer en partie :

Pour résumer un peu l'idée du papier : les auteurs proposent une simulation d'une experience de fentes d'Young en imaginant que la lumière est constituée de particules classiques (contenant juste un vecteur polarisation). Une sorte de modèle Newtonien de la lumière en somme.

Leur opinion est que les figures d'interference observées dans des manips à photon unique reçu un par un par un détecteur n'est pas une propriété des photons mais une conséquence de la détéction en elle même.

A leur modèle Newtonien de la lumière, ils ajoutent donc un toy-model de détecteur qu'ils estiment suffisant pour représenter un capteur réaliste.

Si vous vous demandez comment les photons passent de la source aux fentes, ils contournent ce problème en faisant partir les particules classiques aléatoirement depuis l'une des deux fentes (je ne sais pas si ce contournement est sans influence sur le résultat ou les implications qui en découlent).

Le résultat des simulations est sans appel pour differentes configurations optiques : ils retrouvent à chaque fois les figures d'interférences attendues sans jamais faire intevenir de comportement ondulatoire pour les particules.



Bref je vous demande ce que vous en pensez .

Leur modèle d'onde est ondulatoire dans la mesure où ils mettent les fonctions d'ouverture complètes. Ces fonctions d'ouverture créent déjà des figures avec franges par elle-même.
Il n'est pas nécessaire de considérer le trajet avant les trous car il agit seulement sur la différence de phase entre les deux émissions des photons. Je n'est pas vu ce qu'ils mettent comme phase : s'ils ne mettent pas de phases aléatoires indépendantes sur leur source, alors elles sont cohérentes comme provenant d'une même source.
Enfin il faudrait savoir quelle est la fonction de détection qu'ils utilisent : prennent ils le carré du module sur chaque photon ou sur la somme des photons de l'expérience ?

Réussir une simulation significative n'est pas donné à tout le monde !!!!

[invite93279690]

Déjà merci de t'être intéressé au sujet. Je suis étonné que la plupart des intervenants se jettent sur les fils de MQ et pas sur celui là .

Leur modèle d'onde est ondulatoire dans la mesure où ils mettent les fonctions d'ouverture complètes. Ces fonctions d'ouverture créent déjà des figures avec franges par elle-même.

Je ne suis pas sûr de comprendre...qu'appelles tu "fonction d'ouverture" ?
Les particules sont émises a priori avec un angle solide donné mais comme une effusion moléculaire d'après ce que j'en comprends. Je ne vois donc pas de raison d'espérer y déceler une signature d'un caractère ondulatoire.

Enfin il faudrait savoir quelle est la fonction de détection qu'ils utilisent : prennent ils le carré du module sur chaque photon ou sur la somme des photons de l'expérience ?

La fonction de détection est sur chaque photon puisque c'est une détection de photon unique a priori (bien entendu chaque pixel n'interagit pas avec les pixels voisins). La seule chose qui est nécessaire dans leur modèle de détection est une sorte de mémoire à très court terme qui d'une certaine façon est responsable de l'interference observée à l'écran. Mais l'implication reste tout de même originale puisqu'elle veut dire que le caractère ondulatoire de la MQ n'est pas dû au particules mais aux appareils de mesure en eux même.

Ils précisent d'ailleurs que selon eux le cadre de la MQ (statistique par essence) n'est pas adapté pour expliquer la détection d'un photon unique.

[invite54165721]

Je pense que cette simulation peut être repérée comme telle par rapport
à une série de détections réelles sur un écran en regardant les premiers
impacts. les auteurs parlent de "learning machine". Au lieu de prendre 10000 impacts successifs, on pourrait juxtaposer le premier click de 10000 expérience en parallele. Si les franges correspondaient à une mémoire d'un des éléments physiques le fait de le remplacer par un autre semblable après chaque click devrait changer le tout...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite93279690]

Je pense que cette simulation peut être repérée comme telle par rapport
à une série de détections réelles sur un écran en regardant les premiers
impacts. les auteurs parlent de "learning machine". Au lieu de prendre 10000 impacts successifs, on pourrait juxtaposer le premier click de 10000 expérience en parallele.

En effet je pense les franges disparaitraient dans ce cas là. Et je ne crois pas que cela soit très compliqué à faire si ?

[invite54165721]

En effet: se limiter au premier click équivaut à poser = 0 dans le programme.

[phys4]

Je ne suis pas sûr de comprendre...qu'appelles tu "fonction d'ouverture" ?
Les particules sont émises a priori avec un angle solide donné mais comme une effusion moléculaire d'après ce que j'en comprends. Je ne vois donc pas de raison d'espérer y déceler une signature d'un caractère ondulatoire.

La fonction de détection est sur chaque photon puisque c'est une détection de photon unique a priori (bien entendu chaque pixel n'interagit pas avec les pixels voisins). La seule chose qui est nécessaire dans leur modèle de détection est une sorte de mémoire à très court terme qui d'une certaine façon est responsable de l'interference observée à l'écran. Mais l'implication reste tout de même originale puisqu'elle veut dire que le caractère ondulatoire de la MQ n'est pas dû au particules mais aux appareils de mesure en eux même.

Ils précisent d'ailleurs que selon eux le cadre de la MQ (statistique par essence) n'est pas adapté pour expliquer la détection d'un photon unique.

Une ouverture circulaire simple, donne une figure de diffraction appelée tache d'Airy qui contient des anneaux dus à l'interférence des diverses trajectoires venant de l'ouverture, ces anneaux peu visibles en pratique , sont très nets dans une simulation.

Le fait intéressant est la mémoire du photon précédent : même partielle, elle suffit à produire la figure d'interférence entre les deux trous surtout s'ils n'ont pas introduit une phase aléatoire entre les photons successifs comme je le signale précédemment.

[invite54165721]

Il faut retenir du papier qu'ils font des prédictions contraires à la MQ standard concernant les premiers photons. Ils proposent que des expériences soient faites.
Ca me semble peu crédible. mais toutes les surprises sont possibles dans ce domaine.

Dans ce papier http://arxiv.org/abs/arXiv%3A1104.2822 Smollin propose une explication du caractère classique des objets macroscopiques par leur unicité à l'identique dans l'univers à l'opposé des atomes d'hydrogène par exemple.
il propose un mécanisme dynamique mais reconnait avoir un pb pour les franges justement là ou les probabilité sont faibles justement à cause des petits nombres mis en jeu.

[invite9f80122c]

Une autre explication de la violation des inégalités de Bell. En résumé la violation de ces inégalité ne prouverait rien en ce qui concerne la non localité de la MQ.
http://arxiv.org/abs/1102.4827
et
http://arxiv.org/abs/quant-ph/0703192
Intéressant à lire. Je n'ai pas d'idée quand à leur validité, je vous laisse lire

En ce qui concerne la simulation décrite dans le lien donné par l'auteur du fil, tout semble cohérent, mais il doit y avoir quelque chose qui cloche. Il faudrait savoir ce qu'en pensent des gens comme Aspect qui, s'il y a une faille, la trouveraient.

A noter aussi que pour certains angles de polarisation, suite à la loi de Malus, les inégalités de Bell sont naturellement violées, localité ou non. Donc le doute est permis et analyser rigoureusement les résultats et méthodes de mesures est nécessaire.

Amha, à moins de passer des mois à potasser ces expériences, la seule preuves irréfutable de non localité sera un ordinateur quantique, ou plutôt deux ordinateurs communiquant à très grande distance par exemple en message cryptés dont la clé réside dans les particules intriquées. Sans non localité impossible de décrypter et de communiquer.

Quelqu'un aurait des liens avec des informations détaillées des expériences d'Aspect ou d'autres plus récentes ?

[invite93279690]

Il faut retenir du papier qu'ils font des prédictions contraires à la MQ standard concernant les premiers photons. Ils proposent que des expériences soient faites.

Précisément...en particulier la statistique que tu proposais sur un ensemble de mesure du premier photon devrait donner une figure d'intérférence dans le cas de la MQ et une figure classique dans leur manip.

rmque: je qualifie ici de quantique le fait que le photon "interfère avec lui même" ou d'une autre façon que l'amplitude de probabilité d'un seul photon soit donnée par une intégrale de chemin.

La grosse difference entre les deux est que dans un cas (leur simulation) les photons sont classiques et des corrélations existent entre les photons détéctés par le même détecteur alors que dans l'autre (la MQ) chaque photon va statistiquement venir se déposer en suivant a priori la figure d'interférence.

Une autre explication de la violation des inégalités de Bell

J'aimerais bien focaliser ce fil sur des manips de type fentes d'Young et cie si tu veux bien et laisser Bell pour un autre fil...peut être celui que je mentionne au début par exemple.

[Amanuensis]

Précisément...en particulier la statistique que tu proposais sur un ensemble de mesure du premier photon devrait donner une figure d'intérférence dans le cas de la MQ et une figure classique dans leur manip.

C'est ce que l'article explique lui-même début du chapitre 6, non ?

[invite54165721]

tout à fait. oui.

[invite9f80122c]

J'aimerais bien focaliser ce fil sur des manips de type fentes d'Young et cie si tu veux bien et laisser Bell pour un autre fil...peut être celui que je mentionne au début par exemple.

C'est à l'auteur de décider
Cependant, pour info, dans ces liens il y a des commentaires sur la détermination de la position.

Sur le principe d'incertitude concernant l'impulsion et la position qui peuvent être intéressants et en lien avec la question. Du même auteur et spécifiquement sur les figures d'interférence : http://arxiv.org/abs/quant-ph/0403038