Communication par intrication

[Penangol]

Bonjour !
J'avais déjà posé cette question en déviation d'un autre topic, et je n'avais pas eu, au bout du compte, de réponse vraiment satisfaisante. Je me suis re creusé la tete depuis, mais je ne trouve toujours pas où est l'erreur ...
Voila le probleme :
L'intrication quantique lie deux particules. Si on agit sur l'une, l'autre réagit comme si on avait également agi sur elle.
On prend une paire de particules intriquées, et on les met chacune dans une boite, avec un systeme qui permet soit d'agir sur l'une (1) soit de ne rien faire (2), et un capteur qui permet de detecter ce que fait la particule.
On a ainsi crée un moyen de communication instantané
Une telle atrocité pourrait permettre, entre autre, d'abimer serieusement le principe de causalité
Donc je pense que je dois m'être planté quelque part ...
mais je ne vois pas où

Merci d'avance !
Penangol
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[Pio2001]

Je me suis posé la même question et j'ai tenté de mettre au point une expérience permettant une telle communication :
http://forums.futura-sciences.com/thread68567-3.html#52
J'ai eu beau tourner mon système intriqué dans tous les sens, impossible de détecter s'il est dans un état intriqué ou non en n'observant qu'une de ses parties.

Bernard Chaverondier a donné en page 4 du même sujet un lien vers le "no-communication theorem", qui démontre pourquoi ce n'est pas possible.

[chaverondier]

J'ai tenté de mettre au point une expérience permettant une telle communication : http://forums.futura-sciences.com/thread68567-3.html#52. J'ai eu beau tourner mon système intriqué dans tous les sens, impossible de détecter s'il est dans un état intriqué ou non en n'observant qu'une de ses parties.

Bernard Chaverondier a donné en page 4 du même sujet un lien vers le "no-communication theorem", qui démontre pourquoi ce n'est pas possible.

A noter tout de même que cette impossibilité supposée de transmettre des informations instantanément en mettant à profit la non localité quantique repose sur l'hypothèse d'un hasard fondamental de la mesure quantique, ou, à tout le moins, sur une impossibilité d'agir sur les causes éventuelles du hasard quantique (en fait je doute fort de l'absence supposée de causes du hasard quantique apparent). On pourra voir plus en détail en http://perso.wanadoo.fr/lebigbang/no_communication.htm pourquoi le no-communication theorem repose sur l'hypothèse d'une impossibilité de biaiser le hasard de la mesure quantique.

On trouvera aussi en http://perso.wanadoo.fr/lebigbang/epr.htm une expérience de pensée permettant de bien comprendre (au niveau du principe, au niveau technologique c'est autre chose) de quelle façon la possibilité de biaiser le hasard quantique permettrait cette transmission instantanée d'information quantique.

En fait, je doute que l'impossibilité de transmettre instantanément de l'information quantique soit réellement de nature fondamentale. Mon sentiment c'est que cette impossibilité est probablement de nature thermodynamique statistique (de façon un peu similaire au second principe de la thermodynamique).

Peut-être cette impossibilité de transmettre instantanément de l'information quantique est-elle insurmontable avec notre technologie actuelle ? Peut-être saura-t-on mieux (un jour ou l'autre) pourquoi on ne peut pas biaiser le hasard quantique, mais pour cela, il faudra que l'on ait résolu le problème de la mesure quantique (problème non résolu à ce jour).

Bernard Chaverondier

[Pio2001]

A noter tout de même que cette impossibilité supposée de transmettre des informations instantanément en mettant à profit la non localité quantique repose sur l'hypothèse d'un hasard fondamental de la mesure quantique

Oui, c'est logique. Si la réduction du paquet d'ondes (= l'effet de la mesure sur la particule) est instantanée, elle doit être aléatoire, sinon, on a relation de cause à effet instantanée, donc violation de la relativité.

En fait, je doute que l'impossibilité de transmettre instantanément de l'information quantique soit réellement de nature fondamentale. Mon sentiment c'est que cette impossibilité est probablement de nature thermodynamique statistique (de façon un peu similaire au second principe de la thermodynamique).

C'est une interprétation tentante. C'est ce que j'ai voulu exprimer avec "l'interprétation du tigre", en ajoutant par dessus le marché que les relations fondamentales de cause à effet se propageaient moins vite que la lumière. Mais je me suis heurté au problème de la mesure de l'état d'un photon.
La mesure va agir sur le photon, c'est clair. Mais le photon se déplace à la vitesse de la lumière. Donc il ne peut être modifié que par des interactions "de contact", puisqu'aucune onde ne peut le rattraper. Ou alors des interactions "non locales" instantanées.
J'aurais pu continuer avec le tigre (voir le sujet "le matou de schrödinger) en invoquant le fait que tant qu'on ne mesure pas sa position, on ne sait pas bien où est le photon, et que dans les fentes d'Young, on a même une indétermination assez magistrale sur la position d'un photon, mais cela devenait trop compliqué.
J'aurais pu aussi introduire une "onde de réduction du paquet d'onde" qui court derrière le photon sans jamais le rattraper... mais depuis qu'il a été créé, le pauvre photon, il doit y en avoir un sacré paquet, des ondes de mesure qui lui courent derrière !

Peut-être cette impossibilité de transmettre instantanément de l'information quantique est-elle insurmontable avec notre technologie actuelle ?

Peut-être, mais pour violer ainsi la relativité, il faudrait remettre en cause le principe de causalité, comme dans l'interprétation transactionnelle.
Imaginer des effets qui précèdent les causes ne me choque pas en soi, si on adopte un point de vue extérieur au temps, mais je trouverais bizarre que l'on n'observe nulle part ailleurs des manifestations de "causalité inversée" (relation de cause à effet se propageant vers le passé). Cela m'a plutôt l'air d'être une interprétation ad hoc pour ce problème précis.
Si je me souviens bien, dans l'interprétation transactionnelle, on considère que le temps s'écoule vers le futur pour la matière, et vers le passé pour l'antimatière, non ?

Au fait, je n'ai pas eu le temps de le dire dans l'autre sujet, mais je trouve que l'interprétation des mondes multiples n'est pas locale et pas déterministe du tout !
Il suffit de revoir l'expérience EPR dans cette interprétation.
On dit dans cette interprétation que tous les résultats possibles de mesure sont effectivement réalisés dans des mondes différents. Disons qu'Alice et Bob fassent les deux mesures d'une expérience EPR.
L'esprit d'Alice se scinde en deux pour aller dans deux univers différents, et l'esprit de Bob aussi. A-t-on deux ou quatre univers ? Deux seulement, car les résultats sont toujours en corrélation l'un avec l'autre.
Dans l'un de ces deux univers, l'esprit d'Alice a mesuré +, et l'esprit de Bob -. Dans l'autre univers c'est le contraire.
Prenons le premier cas. Alice a mesuré +. Elle va envoyer son résultat à Bob pour vérifier qu'il y a bien corrélation. Va-t-elle entrer en communication avec le morceau d'esprit de Bob qui a mesuré +, ou avec l'esprit de Bob qui a mesuré - ?
Réponse : elle va toujours entrer en communication avec l'esprit de Bob qui a mesuré -. Comment est-ce possible puisqu'elle n'était pas là quand l'esprit de Bob s'est scindé dans deux univers parallèles ?
Comment expliquer que leurs deux esprits, qui choisissent indépendamment l'un de l'autre l'univers dans lequel ils poursuivent leur existence soient toujours en corrélation ? Le résultat devrait être aléatoire.

En résumé, refait un raisonnement EPR classique, et univers multiples ou non, on aboutit toujours à la même conclusion : il y a non-localité. Et qui dit non localité dit non-déterminisme.

Je comprends un peu mieux pourquoi on a choisi la piste des supercordes multidimentionnelles pour sortir de cette impasse.
Mais tout de même, je suis têtu Cette histoire de mesure de l'état d'un photon, ça me travaille... Je continue à y penser.

[A voir en vidéo sur Futura]

[chaverondier]

pour violer ainsi la relativité, il faudrait remettre en cause le principe de causalité, comme dans l'interprétation transactionnelle.

Pas nécessairement. Une transmission instantanée d'information quantique serait possible sans violation du principe de causalité mais à condition bien sûr de violer le principe de relativité du mouvement. Une telle transmission instantanée d'information permettrait en effet de mesurer notre vitesse de déplacement par rapport à un milieu de propagation des ondes quantiques (cf http://perso.wanadoo.fr/lebigbang/epr.htm).

En résumé, refait un raisonnement EPR classique, et univers multiples ou non, on aboutit toujours à la même conclusion : il y a non-localité. Et qui dit non localité dit non-déterminisme.

ou encore déterminisme et non-localité explicite (violation du principe de relativité du mouvement).

Bernard Chaverondier

[Lévesque]

Bonjour, ma question s'adresse à Mr Chaverondier:

- Vous acceptez la non-localité dans le cadre d'un référentiel absolu (ce qui permet de conserver la causalité), exactement comme Bohm le croyait.
- Vous acceptez l'idée d'un espace-temps d'Aristote, exactement comme Valentini le propose dans ses papiers de 1991 sur la théorie de Bohm, ce qui est seulement une formulation mathématique des propos de Bohm.
- Vous dites que vous doutez que "l'impossibilité de transmettre instantanément de l'information quantique soit réellement de nature fondamentale. [Votre] sentiment c'est que cette impossibilité est probablement de nature thermodynamique statistique (de façon un peu similaire au second principe de la thermodynamique)" ce qui est dans vos mots ce qui est exprimé en termes de la théorie de Bohm par Valentini en 1991 (premier article que je vous ai envoyé).
- Vous dites que "cette impossibilité supposée de transmettre des informations instantanément en mettant à profit la non localité quantique repose sur l'hypothèse d'un hasard fondamental de la mesure quantique", ce qui correspond exactement à ce qui est formulé dans le 2e article de 1991 de Valentini en terme de la théorie de Bohm.

Si je comprends bien, tout ce que vous dites est déjà existant et bien formulé mathématiquement dans la théorie de Bohm (sauf votre problème de la mesure, qui n'existe pas dans l'int. de Bohm).

Donc, si vous le vouliez, toutes vos idées seraient réalisées. Mais vous préférez vous enfermer dans une interprétation qui contient un problème étudié (et non-résolu) depuis des dizaines d'années, celui de la mesure?

Pouvez-vous m'expliquer ce que vous détestez tant dans l'interprétation de Bohm, qui semble être l'interprétation la plus compatible avec vos idées, pour que vous y préfériez le problème de la mesure???

Cela me trouble beaucoup, à chaque fois que je lis vos post, depuis plus d'un an..

Cordialement,

Simon

[chaverondier]

Vous acceptez la non-localité dans le cadre d'un référentiel absolu (ce qui permet de conserver la causalité), exactement comme Bohm le croyait.

La non-localité semble envisageable au vu des multiples confirmations des expériences d'Alain Aspect et de ses améliorations successives (sans compter les nombreuses autres manifestation de la non localité quantique [1]). Dès le moment où on croit à la violation des inégalités de Bell, leur interprétation comme une violation de l'invariance de Lorentz me semble somme toute assez naturelle.

L'impossibilité d'en tirer parti pour transmettre instantanément des informations quantiques découle, quant à elle, de l'impossibilité (définitive ? technologique ?) de biaiser le hasard quantique.

Une autre possibilité, pas encore totalement exclue, serait toutefois que les inégalités de Bell ne seraient en fait pas violées. On a, me semble-t-il, de très très fortes présomptions quant à leur violation, mais on en aurait, parait-il, pas encore de preuve totalement irréfutable. A cause de ça, quelques physiciens (très peu nombreux) ne croient pas à la violation des inégalités de Bell.

Certains évoquent en effet le défaut d'efficacité des détecteurs et d'autres évoquent une distinction subtile (que je n'ai pas comprise) entre inégalités de Bell dites fortes et inégalités de Bell dites faibles.

Si je comprends bien, tout ce que vous dites est déjà existant et bien formulé mathématiquement dans la théorie de Bohm (sauf votre problème de la mesure, qui n'existe pas dans l'interprétation de Bohm).

La théorie de Bohm suppose l'existence simultanée d'une onde ET d'une particule ponctuelle. Au départ, cette idée m'a beaucoup plu. Je trouvais merveilleux

1/ d'avoir une interprétation semblant extrêmement naturelle de la dualité onde corpuscule.

2/ d'avoir une formulation de la MQ respectant le principe de déterminisme. Jusqu'à l'apparition du mystérieux indéterminisme de la mesure quantique, ce principe était sorti victorieux de toutes les épreuves et avait joué un rôle guide très efficace dans le développement de la science. Grâce à Bohm, la preuve était faite qu'il n'était pas nécessaire d'abandonner ce principe.

Depuis j'ai changé d'avis parce que je ne crois plus en l'existence du corpuscule Bohmien. Au départ il semble permettre de conserver une notion de corpuscule classique qui a fort bien marché. On pouvait trouver tout à fait louable de chercher à le conserver puisqu'il permettait en plus d'élucider le mystère de la dualité onde particule.

Malheureusement, Bohm ou pas Bohm, la MQ doit quand même se plier aux exigences du comptage des états spécifiques au comportement (typiquement quantique) des particules indiscernables. Du coup le corpuscule Bohmien acquiert (à mon avis) un mélange de caractère classique et quantique qui le rend franchement ad hoc. Comme en plus, l'introduction de ce corpuscule Bohmien inobservable ne simplifie rien du tout, voilà qui le rend (à mon avis encore) peu attractif.

Par contre, le mérite de Bohm (mérite qu'a souligné John Bell d'ailleurs) a été de rappeler que le no-go theorem de Von Neumann (censé interdire toute interprétation déterministe de la MQ) était complètement faux. En fait, cela avait été signalé dès 1936 par Grete Hermann (mais à l'époque c'était passé inaperçu).

Les statistiques quantiques sont compatibles avec une interprétation déterministe de la MQ comme le rapelle Douglas Hemmick dans sa thèse de doctorat de 96 [2] (à condition bien sûr d'accepter de sacrifier le caractère fondamental supposé de l'invariance de Lorentz donc de ramener cette invariance au rang d'émergence statistique).

A noter qu'il existe aussi une autre interprétation déterministe intéressante de la MQ (je ne parle bien sûr pas de l'interpétation des mondes multiples. Elle me fait penser à une sorte d'opération de colmatage métaphysique de la brêche physique du problème de la mesure quantique) ; je veux parler de l'interprétation transactionnelle de la mécanique quantique proposée par John Cramer [3]. John Cramer ne fait somme toute qu'étendre le principe de relativité à la symétrie T (avec une question toujours sans réponse, bien que je l'ai déjà posée plusieurs fois sur ce forum : comment John Cramer s'en sort-il avec la violation de symétrie T par la désintégration du Kaon neutre ?).

Le sacrifice de la causalité (accepté par john Cramer) n'est pas aussi choquant qu'il y paraît de prime abord vu qu'à l'échelle des lois fondamentales les notions de flèche du temps et de causalité semblent perdre (presque) toute signification.

Bernard Chaverondier

[1] Faster than Light, Raymond Chiao, Paul Kwait, Aephraim Steinberg Scientific American Aug 93 http://www.dhushara.com/book/quantco...oc/qnonloc.htm (17 pages)

[2] Hidden Variables and Nonlocality in Quantum Mechanics", Douglas L. Hemmick, Rutgers University, Mathematical Physics. http://www.intercom.net/~tarababe/DissertPage.html

[3] The Transactional Interpretation of Quantum Mechanics, John G. Cramer Department of Physics University of Washington, http://mist.npl.washington.edu/ti/

[Lévesque]

Merci pour votre réponse,

Malheureusement, Bohm ou pas Bohm, la MQ doit quand même se plier aux exigences du comptage des états spécifiques au comportement (typiquement quantique) des particules indiscernables. Du coup le corpuscule Bohmien acquiert (à mon avis) un mélange de caractère classique et quantique qui le rend franchement ad hoc. Comme en plus, l'introduction de ce corpuscule Bohmien inobservable ne simplifie rien du tout, voilà qui le rend (à mon avis encore) peu attractif.

Voilà, je me rappelle maintenant que vous m'en aviez déjà parlé. Mais je ne suis pas certain de comprendre ce que vous voulez dire... Je vous donne un petit bout de texte, et peut-être vous pourrez préciser votre idée par rapport à ça par la suite:

In the usual formulation of the quantum theory the imposition of symmetry requirements on the wavefunction of a set of identical particles is considered to render the particles "indistinguishable" in some absolute sense, for there is nothing available to label them individually. In contrast, the situation in the quantum theory of motion [int. de Bohm] is the same as in classical mechanics. The set of identical particles, guided by a wave which has had all identifying or labelling marks removed (by symmetrization or antisymmetrization), are nevertheless distinguishable by their individual histories. The symmetrization or antisymmetrization of the wavefunction has nothing to do with "indistinguishability", but, in fact, implies the introduction of forces between the particles making up the system, which bring about correlations in their motion.*
[...]
*Einstein (1925) had an inkling of this when he wrote that the difference between Maxwell-Boltzmann ans Bose-Einstein statistics "express indirectly a certain hypothesis on a mutual influence of the molecules which for the time being is of a quite mysterious nature" (quoted by Pais (1982, p.430))

P.Holland, The Quantum theory of motion, p.28

Cordialement,

Simon