Intrication de particules radioactives ... !

[invite231234]

Bonsoir à tous !

Est-il possible d'intriquer des atomes ou molécules radioactives de sorte que l'opérateur pourrait savoir instantanément s'il y a eu désintégration ?

C'était ma petite idée du lundi !
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[invite231234]

Bon je vais tenter de m'expliquer un peu, 1^er problème : Imaginons 2 atomes d'Uranium 235, on les intriquent par leurs spin (déjà là est-ce que c'est flou ? Dois-je préciser ?) ensuite on attends qu'un des atome se désintègre est-ce que son compatriote intriqué va lui aussi se désintégrer ? Ou l'intrication perdurera entre les produits de fission ?

[invitecaafce96]

Hélas, je ne sais pas bien ce qui se cache sous le terme d'intrication . Mais j'en suis resté au fait que la désintégration d'un atome radioactif est imprévisible et qu'elle est sans effet sur ses voisins : est ce toujours vrai ? De plus, l'exemple de l'U235 est mal choisi : l'U5 se désintègre naturellement avec une période 700 millions d'années , ce qui n'a rien à voir avec la fission. Et dans la fission, c'est le noyau composé U236 qui fissionne et non pas U235 .

[invite231234]

Salut Catmandou !

Alors c'est tout ? ça s'arrête là ? Et, j'y ai réfléchis tout de même !
Bon la désintégration d'un atome ce sont des cases à gauche en haut dans le tableau périodique ! Car par rayonnement alpha on perd un ion He²⁺. Donc il s'agit bien de fission au sens perte de masse grâce à E = mc² à part que ce n'est pas une réaction en chaîne, on parle de "fission spontanée" pour une désintégration radioactive.
Sinon le fait que cette désintégration est imprévisible (ça sera l'objet de mon 2^nd problème ! ) n'empêche pas qu'on finisse par le constater car on change d'élément, alors l'intrication permettrait puisqu'on aurait qu'un état superposé pour les 2 atomes (je m'exprime peut-être pas top désolé) de savoir que le deuxième atome c'est aussi désintégré, il s'agirait en quelque sorte d'une loi de conservation, celle de l'intégrité physique ...

@ +

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite231234]

De plus je me repose sur le fait que l'intrication est "un processus" quantique tout comme la désintégration radioactive, mais pas avec les mêmes "forces" en présence. Ceci pour rendre caduque le no-communication theorem, en fait j'aurais aimé avoir l'avis de Chaverondier n'est-ce pas le principe du référentiel privilégié ?

[Deedee81]

Salut,

Il est sans doute possible d'intriquer deux noyaux pour qu'ils se désintègrent en même temps, mais je ne vois pas du tout comment faire (déjà, un noyaux est un système complexe avec beaucoup de composants, surtout pour les atomes radioactifs).

Tu pourrais prendre quelque chose de plus simple : deux photons intriqués et qui passent par deux polariseurs identiques. Si l'un ne passe pas, alors l'autre non plus. Sans devoir aller regarder.

Note que cela n'implique pas une communication instantanée.

Suppose que je rencontre deux hommes (A et B). Ils décident d'actionner une cloche le même jour. Je ne sais pas comment ils se mettent d'accord. A l'avance ? Par téléphone ? Par intrication ? Peu importe. Je sais qu'ils vont le faire ensemble. C'est la seule chose qui compte. Quelque jours plus tard, je suis chez A. B est autre part, peut-être à Tokyo disons. Tout d'un coup je vois A actionner la cloche. Ah ! Cela veut dire qu'à cet instant B a aussi actionné sa cloche. Je le sais.... instantanément ! Est-ce à dire que j'ai communiqué de manière instantanée avec B ? Non, bien entendu !!!!!

De même ici, le fait que tu saches que les noyaux étaient intriqués, tu le sais avant et donc c'est via cette source d'information que tu sais que l'autre atome s'est désintégré. On parle d'information épistémique (déduite). Et si tu ne le savais pas ? Dans ce cas il faut aller vérifier l'autre atome, tu es vu et revu.

[invite231234]

Non Deedee la seule information est que ce sont 2 atomes radioactifs intriqués par quels bout (ça c'est à faire valoir) Maintenant imagine qu'on encode sur un fichier les désintégration successives, et qu'on envoie un astronaute/taïkonautes/gaganautes dans un autre système solaire ... on pourrait désintégrer un atome à distance (parce qu'il sont intriqués et ne forment qu'un objet) avec/en lançant une fission à l'aide d'un neutron sur l'atome ... et hop dans le système solaire voisin on obtient le fonctionnement d'un programme comme avec le chat/programme de Schrödinger !

[Deedee81]

Salut,

Non Deedee la seule information est que ce sont 2 atomes radioactifs intriqués par quels bout (ça c'est à faire valoir) Maintenant imagine qu'on encode sur un fichier les désintégration successives, et qu'on envoie un astronaute/taïkonautes/gaganautes dans un autre système solaire ... on pourrait désintégrer un atome à distance (parce qu'il sont intriqués et ne forment qu'un objet) avec/en lançant une fission à l'aide d'un neutron sur l'atome ... et hop dans le système solaire voisin on obtient le fonctionnement d'un programme comme avec le chat/programme de Schrödinger !

Ca ne marche pas, hélas. Voici pourquoi.

Si tu laisses tes atomes tranquilles, ils vont effectivement se désintégrer (aléatoirement) en même temps. Mais ça ne permet évidemment pas de transmettre une information.

Si tu influence ton atome (celui sur Terre) pour le forcer à se désintégrer : l'autre ne suivra pas. L'intrication est effacée (techniquement, c'est toi qui est intriqué avec ton atome qui lui n'est plus intriqué avec l'autre, ce transfert d'intrication peut même servir avec trois particules dans certains protocoles de téléportation quantique ou de cryptographie quantique. Il y a même moyen d'intriquer une particule avec deux autres déjà intriquées, cela a été réalisé).

Intriqué ça veut dire que la description de l'état quantique est globale, ça veut dire que la décomposition de l'état quantique sur des états donnés est corrélées (par exemple les états morts et vivants pour le chat). C'est pas trivial a décrire en terme classique d'ailleurs. Intriqué c'est comme dire "la couleur des cheveux des jumeaux n'est pas définies ni prédictibles à l'avance mais elle sera la même pour les deux". Evidemment en physique classique "non prédictible" ce n'est pas possible (la physique classique est déterministe).

Ca ne veut pas dire que l'atome B fait tout ce que fait l'atome A quelles que soient les circonstances.

A nouveau, ceci est général et reste vrai pour des expériences avec des photons.

Imagine que tu aies deux chats de Schrödinger intriqués. Il est vrai que si tu ouvres les deux boites, tu les trouveras tous les deux morts ou tous les deux vivants. Mais si tu donnes un coup de pied au cul d'un des deux chats, l'autre ne va pas s'envoler Pas plus que si je donne une gifle à un de mes jumeaux la joue de l'autre ne va rougir (ne me sort pas les trucs métaphysiques sur les jumeaux qui sentent ce que sent l'autre, ça n'a rien à voir avec la choucroute et je ne sais même pas si c'est vraiment, restons scientifiques et dans le sujet discuté ) ou meilleure analogie : si je tue un chat avec un flingue ou teint les cheveux d'un des jumeaux, l'autre ne va pas subir le même sort.

[invite231234]

Salut,



Ca ne marche pas, hélas. Voici pourquoi.

Si tu laisses tes atomes tranquilles, ils vont effectivement se désintégrer (aléatoirement) en même temps. Mais ça ne permet évidemment pas de transmettre une information.

Si tu influence ton atome (celui sur Terre) pour le forcer à se désintégrer : l'autre ne suivra pas. L'intrication est effacée (techniquement, c'est toi qui est intriqué avec ton atome qui lui n'est plus intriqué avec l'autre, ce transfert d'intrication peut même servir avec trois particules dans certains protocoles de téléportation quantique ou de cryptographie quantique. Il y a même moyen d'intriquer une particule avec deux autres déjà intriquées, cela a été réalisé).

Intriqué ça veut dire que la description de l'état quantique est globale, ça veut dire que la décomposition de l'état quantique sur des états donnés est corrélées (par exemple les états morts et vivants pour le chat). C'est pas trivial a décrire en terme classique d'ailleurs. Intriqué c'est comme dire "la couleur des cheveux des jumeaux n'est pas définies ni prédictibles à l'avance mais elle sera la même pour les deux". Evidemment en physique classique "non prédictible" ce n'est pas possible (la physique classique est déterministe).

Ca ne veut pas dire que l'atome B fait tout ce que fait l'atome A quelles que soient les circonstances.

A nouveau, ceci est général et reste vrai pour des expériences avec des photons.

Imagine que tu aies deux chats de Schrödinger intriqués. Il est vrai que si tu ouvres les deux boites, tu les trouveras tous les deux morts ou tous les deux vivants. Mais si tu donnes un coup de pied au cul d'un des deux chats, l'autre ne va pas s'envoler Pas plus que si je donne une gifle à un de mes jumeaux la joue de l'autre ne va rougir (ne me sort pas les trucs métaphysiques sur les jumeaux qui sentent ce que sent l'autre, ça n'a rien à voir avec la choucroute et je ne sais même pas si c'est vraiment, restons scientifiques et dans le sujet discuté ) ou meilleure analogie : si je tue un chat avec un flingue ou teint les cheveux d'un des jumeaux, l'autre ne va pas subir le même sort.

Salut Deedee ! Et surtout merci, j'avais une vison fausse ou du moins pas tout à fait juste du phénomène ... cependant j'ai quelques questions en réserves : je te les livres :
_1^ere question ! est-ce que la désintégration d'un atome peut se détecter indirectement, par changement de propriétés des éléments mis en causes ?
_2^eme question : est-ce que la volonté, conscience et tout ce qui est métaphysique sont pour les particules qui s'intriquent un obstacle majeur à la téléportation d'information (je suppose que c'est le no-communication theorem ?) ?

[invite829bf453]

1/ pas sur de comprendre la question: est ce que c'est plutôt est-il possible de détecter la désintégration sans rompre l'intrication des deux atomes, ou est-il possible de la détecter sans toucher à l'atome?

Un petit avis sur la question 2, quelqu'un de plus calé complétera:
Je ne penses pas que la conscience ou la volonté n'ait quoi que ce soit à voir avec ce théorème, tout ce que ça dit c'est qu'on ne peut transmettre d'information uniquement via intrication (et donc pas plus vite que la lumière).
Prenons le cas de la téléportation quantique: pour que ça marche, le récepteur(Bob) doit recevoir sa particule intriquée, plus l'information de ce qu'à fait l’émetteur(Alice) sur sa particule intriquée, sinon, tout ce qu'il peut faire c'est des suppositions, si Alice a fait ça et que je mesure ça, ça veut dire ça. Comme quelqu'un l'a si bien dit (je dirais Asher Peres, mais la j'ai un doute), les expériences qu'on a pas faite n'apporte rien. Tant que tu Bob ne sait pas ce qu'Alice a fait avec son qbit et sa particule intriquée, il peut triturer la sienne dans tous les sens, il n'aura que peut de chance de récupérer le qbit d'Alice, et même si il y arrivait par hasard, il ne le saurait pas

[invite231234]

Salut haraelendil !

Pour le 1) oui c'était sous-entendu sans rompre l'intrication ! heu je suis même pas sûr ! il faut que je réfléchisse !

Pour le 2) Ouh là laisse moi le temps de réfléchir

@ +

[chaverondier]

Prenons le cas de la téléportation quantique: pour que ça marche, le récepteur (Bob) doit recevoir sa particule intriquée, plus l'information de ce qu'a fait l’émetteur (Alice) sur sa particule intriquée, sinon, tout ce qu'il peut faire c'est des suppositions, si Alice a fait ça et que je mesure ça, ça veut dire ça.

Tout à fait.

Comme l'a si bien dit Asher Peres, les expériences qu'on a pas faites n'apportent rien.

"Unperformed experiments have no outcomes".

Tant que Bob ...

... n'est pas informé, par réception d'une information classique transmise à vitesse inférieure ou égale à celle de la lumière, de l'observable qu'Alice a mesurée (relativement au qbit porté par sa particule intriquée), il n'a aucun moyen de l'apprendre et d'en déduire le résultat qu'elle a obtenu.

Par contre, voilà un exemple intéressant :
Alice mesure, par des mesures d'énergie d'ionisation, la "polarisation" d'atomes de Rydberg A à deux niveaux d'énergie |e> (excited) et |g> (ground) (cf les expériences en cavité micronde supraconductrice du LKB).

Les atomes de Rydberg B, sont supposés intriqués avec les atomes A selon l'état |eg> - i|ge> par exemple (cf la thèse de doctorat de Stefano Osnaghi soutenue en Juin 01 "Réalisation d'états intriqués dans une collision atomique assistée par une cavité", http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002072/en/ )

Les atomes B sont introduits dans la cavité micronde supraconductrice du LKB où ils interagissent avec un état cohérent |alpha> du champ (de n photons en moyenne, selon une distribution poissonienne). Le champ est préparé dans cet état cohérent avant son interaction avec l'atome B.

On laisse l'atome B interagir avec le champ pendant une durée T0 n^(1/2) (T0 période de Rabi du vide dans la cavité microdonde). On sait (cf thèse de doctorat d'Alexia Auffeves Garnier, soutenue en Juin 2004 "Oscillations de Rabi à la frontière classique-quantique, Génération de chats de Schrödinger", http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006406/en/) que le champ initialement cohérent (un état classique donc) se met dans un état chat de Schrödinger si B rentre dans un état d'énergie définie |e> ou |g>. Plus précisément le champ initialement préparé dans l’état |alpha> se met dans l'état :

• |psi1> quand l’atome entre la cavité micro-onde dans l’état d’énergie excité le> où
  |psi1>=(i^n li alpha>-(-i)^n l-i alpha>) /2^1/2 (chat impair si le nombre n de photons est pair) éq. (1.156)
  
• |psi2> quand l’atome entre la cavité micro-onde dans l’état d’énergie fondamental |g> où
  |psi2>=(i^n li alpha>+(-i)^n l-i alpha>) /2^1/2 (chat pair si n est pair) éq. (1.114) avec phi=-pi/2

On peut identifier le caractère chat de Schrödinger de ces états du champ par mesures de leur fonction de Wigner. Il s'agit de mesures de parité de l’état du champ après déplacement Bêta dans son plan de phase : D(Bêta) = exp (bêta a+ - bêta* a) avec

• a opérateur d'annihilation d'un photon,
• a+ opérateur création d'un photon.

Cet opérateur de déplacement porte bien son nom : D(Bêta)| gamma> = | gamma + bêta>

Si l'on mesure la fonction de Wigner d'un ensemble d'états chats (identiques, ce point est très important) à des instants de plus en plus éloignés de l'instant de leur création dans la cavité, on observe le phénomène de décohérence. Ce phénomène se traduit par le fait que la distribution de Wigner perd peu à peu ses franges d'interférence caractéristiques d'un ensemble d'états chat (donc non classiques) identiques. Ce phénomène de décohérence découle de l'intrication des chats successifs avec leur environnement (les miroirs supraconducteurs de la cavité micronde).

On considère maintenant le cas où la mesure de polarisation verticale (mesure d'ionisation) des atomes de Rydberg A est réalisée "avant" l'interaction des atomes de Rydberg B avec le champ préparé dans un état cohérent |alpha>. Dans ce cas, des chats (tantôt pairs, tantôt impairs selon le résultat de la mesure d'énergie d'ionisation réalisée en A) sont instantanément créés à distance dans la cavité (au retard T0 n^1/2 près).

Si en A on réalise au contraire des mesures de polarisation horizontale (mesures d'énergie d'ionisation précédées d'une impulsion pi/2), l'état du champ dans la cavité reste au contraire cohérent après interaction avec l'atome B pendant une durée T0 n^1/2 (la phase du champ cohérent tourne de + ou -90° sous l’effet de l’interaction avec l’atome B, mais le champ reste cohérent donc classique. Il ne s’intrique pas avec son environnement).

Bien sûr comme d'habitude si, par un transfert d'information classique ("donc" à vitesse inférieure ou égale à celle de la lumière) Alice n'informe pas Bob de quelles mesures elle a réalisées, Bob n'a pas moyen de savoir si Alice a mis ou pas des chats dans sa boîte. Alice peut mettre instantanément des chats dans la boîte de Bob sans qu'il ait aucun moyen de le savoir grâce à des mesures réalisées seul de son côté.

En effet, les franges d'interférence de la fonction de Wigner des chats pairs annulent celles des chats impairs. Bob mesure la même fonction de Wigner que si les états successifs du champ étaient tantôt un état cohérent |i alpha> et tantôt un état cohérent |-i alpha>. La fonction de Wigner obtenue par des statistiques sur les champs successifs obtenus dans la cavité se traduit par deux bosses gaussiennes, donc un état classique (pas de franges d’interférence avec des valeurs négatives) :

• une bosse à -90°
• une bosse à +90°

se distribuant dans le plan de phase (le plan sur lequel se distribue la fonction de Wigner modélisant la connaissance statistique que l'on a d'un ensemble d'états successifs du champ régnant dans la cavité).

Toutefois si, armé des informations classiques transmises par Alice, Bob rassemble les statistiques de ses mesures de fonction de Wigner relativement aux cas où Alice a mesuré la "polarisation" verticale des atomes A et a obtenu l'état d'énergie |e>, il trouve bien la distribution de Wigner d'un état chat de Schrödinger. Il s'agit de chats impairs si le nombre moyen n de photon de l'état initialement cohérent du champ est pair.

Il est même en mesure d'observer (après coup) la décohérence de ces chats par effacement progressif des franges d'interférence de leur distribution de Wigner. Il suffit d'attendre de plus en plus longtemps après la création des chats avant de mesurer la fonction de Wigner des chats (et de regrouper, après coup, les mesures de fonction de Wigner de chats de même parité car associés à un même niveau d'énergie de polarisation verticale |e> ou |g> obtenu en A).

Maintenant, si la mesure de polarisation verticale en A est réalisée après passage de l'atome B dans la cavité (au sens d'une chronologie quantique privilégiée supposée associée à un référentiel quantique privilégié) le chat n'a "pas encore" pu se former. On pourrait être tenté de se dire que, par conséquence, les mesures de fonction de Wigner ne vont pas être celles d'un chat.

Dans un tel cas, il deviendrait possible de dater en B, le moment où, en A s'effectue la mesure de polarisation provoquant la création du chat en B (en violation de la relativité de la simultanéité). On obtiendrait ainsi la manifestation d'un lien cause effet instantané, observable après coup, mais permettant de mesurer la vitesse du laboratoire par rapport à un référentiel quantique privilégié (celui défini par cette chronologie privilégiée ordonnant causalement des évènements pourtant séparés par des intervalle de type espace).

Il s'agit du référentiel quantique privilégié où l'effet de création du chat en B est simultané à la mesure de polarisation verticale en A. Dans ce cas, les "mauvais" référentiels inertiels, à cause de leur "mauvaise chronologie", donnent à l'observateur l'impression fallacieuse que le chat est créé avant ou après la cause qui l'a engendré : la mesure de polarisation verticale en A.

La raison pour laquelle la mise en évidence de ce référentiel quantique privilégié (supposé) de sa simultanéité privilégiée, de sa chronologie privilégié et de son principe de causalité (non relativiste donc) associés n'est pas possible (par le moyen d'observation envisagé du moins) est un peu subtile.

Les mesures de la fonction de Wigner en B influent instantanément sur la polarisation verticale des atomes de Rydberg en A (via la corrélation EPR). Les cas où l'atome A est trouvé dans l'état |e> "après" mesures de la fonction de Wigner (du champ régnant en B) et les cas où l'atome A est trouvé dans l'état |g> "après" mesures de la fonction de Wigner (du champ régnant en B) sont corrélés de la même façon aux ensembles d'états du champ caractérisés par leur fonction de Wigner que si les mesures de polarisation étaient effectuées "avant" mesure de la distribution de Wigner du champ en B.

Dans la présentation ci-dessus, les "avant" et les "après" désignent l'ordonnancement des évènements au sens de la chronologie du référentiel quantique privilégié supposé. Ce référentiel hypothétique (proposé par Bell et quelques autres physiciens peu nombreux) permet d'interpréter l'effet instantané de réduction du paquet d'onde comme un effet non local instantané induit par une action locale de mesure quantique. On peut encore interpréter cet effet comme respectueux d'un principe de causalité (non relativiste) basé sur cette chronologie privilégiée ordonnant tous les évènements (et non les seuls évènements séparés par des intervalles de type temps).

On ne sait donc pas, même après coup, si c'est la mesure de polarisation verticale en A qui a créé des chats en B ou si c'est au contraire la mesure de fonction de Wigner en B de ce que l'on identifie comme des état chats (une fois regroupées les mesures ayant donné la même polarisation verticale des atomes A) qui a créé la polarisation verticale des atomes de Rydberg A.

La possibilité de trouver une validation expérimentale d'une interprétation causale de la projection du paquet d'onde d'une paire de systèmes EPR corrélés (validation violant la causalité relativiste car mettant en évidence une chronologie privilégiée vis à vis de laquelle le principe de causalité est alors respecté malgré des actions instantanées à distance) résiste aux esprits les plus récalcitrants à l'interprétation purement statistique de l'état quantique et de la mesure quantique.

Malgré tout, il n'est pas très facile de visualiser sans écrire les équations (effort devant lequel je résiste jusqu'au dernier moment, quand je ne parviens plus à deviner le résultat qui doit sortir des équations sans avoir à les écrire) comment les cas où on réalise "d'abord" la mesure de la fonction de Wigner des états du champ en B "avant" de mesurer la polarisation verticale des atomes de Rydberg A (au sens de la chronologie universelle d'un éventuel référentiel quantique privilégié) vont parvenir à "singer" le phénomène de décohérence des chats "vraiment créés" en B par les mesures de polarisation verticale en A (quand c'est au contraire "d'abord" en A que l'on réalise des mesures de polarisation verticale).

Si l'observation (après coup) d'un phénomène de décohérence des chats instantanément créés à distance en B par des mesures de polarisation verticale réalisées en A pouvait dater en B le moment où les chats sont créés instantanément, cela validerait l'interprétation causale et explicitement non locale de l'effet d'une mesure quantique (notamment le cas ici envisagé où elle est réalisée sur l'un des deux systèmes d'une paire de systèmes EPR corrélés).

Je suis à peu près convaincu que ça ne marche pas parce que sinon serait trop simple (bien que la raison ne m’en saute pas instantanément aux yeux). Je crains qu'il ne faille faire l'effort d'écrire les équations pour parvenir à le savoir, mais ça vaut peut-être la peine de le vérifier quand même afin de bien comprendre les subtilités de ce genre d'expérience.

[invite231234]

Merci Chaverondier ! Je sais ce que veut dire LKB (enfin ) : c'est le "laboratoire kasse l'heure brosse l'heure" que j'aime bien !

Sinon, Chaverondier, je trouve tes explications indigestes, à tout vouloir rassembler dans le détail on en perd le sens ! En espérant que cette critique soit constructive car ce que je perçois de ton argumentaire semble ma foi fort intéressant !

@ +

[invite231234]

Bon je vais relire attentivement Chaverondier !

Première chose, un atome de Rydberg n'est-il pas toujours dans un état excité ?

Alors si j'ai bien compris on fait interagir un champ avec des atomes de Rydberg |e> ou |g> et on observe des chats, bon je vais continuer d'approfondir !

[Deedee81]

Salut,

Comme il y a eut des réponses et discussions pendant mon absence, je reprend juste sur la fin

Première chose, un atome de Rydberg n'est-il pas toujours dans un état excité ?

Si.

[invite231234]

Salut,

Comme il y a eut des réponses et discussions pendant mon absence, je reprend juste sur la fin



Si.

Hello Deedee, si mais alors quel cet état |ground> dont parle Chaverondier pour un atome de Rydberg ?