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Intrication et interférences



  1. #1
    Attila

    Intrication et interférences

    L’expérience « théorique » que je propose ici concerne les questions d’intrication. Il s’agit d’un mélange entre l’expérience de diffraction par les fentes d’Young, et les expériences dérivées du paradoxe EPR.

    On considère une source S de photons intriqués, émettant ses photons principalement selon un axe x’Sx.

    Du côté Sx, on place à une certaine distance, le plan des fentes (PF), et au-delà de ce plan, le plan de la mesure (capteur – PM). Du côté Sx’, on ne place que le plan PM’, symétrique de PM par rapport à S (On ne place pas de plan PF’).

    On considère l’émission d’une paire de photons, P-P’, l’un, P, se dirigeant selon Sx, et l’autre, P’, selon Sx’.

    Selon l’interprétation de Copenhague, la nature de la fonction d’onde est d’être « toute l’information que l’observateur possède sur le système quantique ». Dans notre cas, nous considèrerons que les deux plans de mesure PM et PM’, constituent deux systèmes de mesure, liés à deux observateurs différents, O et O’. Par conséquent, nous considèrerons que la fonction d’onde globale de la paire P-P’ peut être décomposée en deux parties, chacune liée à chaque photon. Chaque observateur regarde la figure de diffraction qu’il obtient sur son plan de mesure PM ou PM’. A la limite, on pourrait considérer que chaque observateur ignore l’existence de l’autre. Un plan situé au niveau de la source S pourra cacher chaque observateur l’existence du système d’interférence de l’autre observateur.

    La figure de diffraction obtenue sur le plan PM s’interprète en affirmant que chaque fente doit être considérée comme une source de lumière, et que ces deux sources de lumière ont interféré pour donner la figure observée sur PM. Ce qui signifie que la fonction d’onde associée au photon P s’est brutalement modifiée au niveau de PF. Il y a eu réduction du paquet d’onde, qui s’est limité, après passage à travers les fentes, à l’espace occupé par ces fentes. Cette réduction peut être interprétée comme une mesure de la position du photon P, cette position étant celle de la première fente, ou celle de la seconde.

    Cependant, le photon P étant intriqué avec son jumeau P’, toute mesure effectuée sur P constitue aussi une mesure effectuée sur P’. La fonction d’onde associée à P’ se trouve ainsi modifiée quand P arrive au niveau de PF, et ce de la même manière. Tout se passe donc comme si le photon P’ passait lui aussi à travers un plan PF’ muni de deux fentes. On doit donc observer sur PM’ des franges d’interférence comme sur PM.

    Autant O peut-être satisfait de constater qu’il obtient bien, avec son système constitué de PF et PM, des franges d’interférence, autant O’ doit être perplexe devant le fait qu’il observe des franges d’interférence, en l’absence de plan PF’.

    Qu’en pensez-vous ?

    Attila.

    -----


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  3. #2
    Chip

    Re : Intrication et interférences

    Citation Envoyé par Attila
    L’expérience « théorique » que je propose ici concerne les questions d’intrication. Il s’agit d’un mélange entre l’expérience de diffraction par les fentes d’Young, et les expériences dérivées du paradoxe EPR.
    D'abord bravo pour avoir imaginé cette expérience! Il se trouve qu'elle a en fait déjà été réalisée (voir à la fin) et elle ne donne pas les résultats que tu attends.

    Citation Envoyé par Attila
    Par conséquent, nous considèrerons que la fonction d’onde globale de la paire P-P’ peut être décomposée en deux parties, chacune liée à chaque photon.
    Quand des particules sont intriquées elles forment un ensembe "non-séparable". On ne peut pas le séparer en "sous-parties" correctement.

    Citation Envoyé par Attila
    La figure de diffraction obtenue sur le plan PM
    Dans le montage que tu décris il ne se forme pas de figure d'interférence sur le plan PM.

    Citation Envoyé par Attila
    Cependant, le photon P étant intriqué avec son jumeau P’, toute mesure effectuée sur P constitue aussi une mesure effectuée sur P’. La fonction d’onde associée à P’ se trouve ainsi modifiée quand P arrive au niveau de PF, et ce de la même manière. Tout se passe donc comme si le photon P’ passait lui aussi à travers un plan PF’ muni de deux fentes. On doit donc observer sur PM’ des franges d’interférence comme sur PM.
    On n'observe pas non plus de franges sur PM' pour ton montage.

    L'expérience est décrite par A. Zeilinger dans cet article : http://www.quantum.univie.ac.at/publ...es/1999-03.pdf . Elle a été réalisée dans son groupe par Birgit Dopfer, dont la thèse est accessible ici : http://www.quantum.univie.ac.at/publications/thesis/ .

  4. #3
    Attila

    Re : Intrication et interférences

    Merci beaucoup, Chip, pour ces références extrêmement intéressantes.

    Cependant, regardez bien le passage suivant (P S291) :

    "Likewise, registration of photon 2 behind its double slit destroys any path information it may carry and thus, by symmetry, a Fraunhofer double-slit pattern is obtained for the distribution of photon 1 in the focal plane behind its lens, even though that photon never passed a double sit (Fig 4) ! "

    qui indique que des situations comme celle que j'ai décrites peuvent aussi arriver.

    Attila

  5. #4
    Chip

    Re : Intrication et interférences

    Citation Envoyé par Attila
    Cependant, regardez bien le passage suivant (P S291) :

    "Likewise, registration of photon 2 behind its double slit destroys any path information it may carry and thus, by symmetry, a Fraunhofer double-slit pattern is obtained for the distribution of photon 1 in the focal plane behind its lens, even though that photon never passed a double sit (Fig 4) ! "

    qui indique que des situations comme celle que j'ai décrites peuvent aussi arriver.
    Attention, on n'obtient pas une figure d'interférences au sens habituel, contrairement à ce que tu imagines dans ton expérience de pensée. La figure d'interférences dont il est question dans l'article de Zeilinger n'est obtenue qu'en "oubliant" la très grande majorité des photons détectés en P' et en ne retenant que ceux pour lesquels un photon jumeau a été détecté en un point bien précis (choisi auparavant) de P. Pour fixer les idées, on n'obtiendrait jamais de figure d'interférences si on utilisait pour la détection en P' une pellicule photo par exemple, ou bien l'oeil regardant un écran blanc placé sur ce plan. Cette figure est donc "reconstruite", elle n'est pas directement visible.

  6. #5
    Attila

    Re : Intrication et interférences

    Citation Envoyé par Chip
    Attention, on n'obtient pas une figure d'interférences au sens habituel, contrairement à ce que tu imagines dans ton expérience de pensée. La figure d'interférences dont il est question dans l'article de Zeilinger n'est obtenue qu'en "oubliant" la très grande majorité des photons détectés en P' et en ne retenant que ceux pour lesquels un photon jumeau a été détecté en un point bien précis (choisi auparavant) de P. Pour fixer les idées, on n'obtiendrait jamais de figure d'interférences si on utilisait pour la détection en P' une pellicule photo par exemple, ou bien l'oeil regardant un écran blanc placé sur ce plan. Cette figure est donc "reconstruite", elle n'est pas directement visible.

    J'aimerais bien que tu cites des références pour ce que tu dis (ex : localisation dans l'article de Zeilinger"

    Pour ma part, voici ce que je lis :

    "This experiment can be understood intuitively if we carefully analyze what registration of a photon behind a double slit implies. It simply means that the state incident on the double slit is collapsed into a wave packet with the approrpiate momentum distribution which actually is, according to an argument put forward by Klyshko (1988), the time reversal of the other wave packet. Thus, photon 1 appears to originate backwards from the double slit assembly and is then considered to be reflected by the wave fronts of the pump beam into the beam towards the lens which then simply realizes the standard Fraunhofer observation conditions.

    Attila

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Attila

    Re : Intrication et interférences

    J'avais imaginé cette expérience, combinant intrication et
    interférences, pour tenter d'approfondir la question de la
    non-localité quantique, et plus précisément, pour tenter de mieux
    cerner la nature de "ce qui possède" cette propiété de non-localité.
    L'opération de mesure effectuée sur une des parties du tout a un
    effet instantané sur le vecteur état associé à l'autre partie.

    Considérons ainsi un tout formé de deux parties A et B. A un instant
    origine, A et B sont situés en un même point O. Ensuite, A et B
    s'éloignent, tout en conservant des propriétés fortement corrélées
    (spin, moment cinétique, etc...). On ne peut associer de vecteur
    état que au "tout" :

    \begin{equation}
    \Psi = |A_1>|B_2> + |A_2>|B_1>
    \end{equation}

    qui représente le fait que l'état du tout est la somme de deux états
    observables équiprobables, dans lesquels :

    \begin{itemize}
    \item
    A possède la propriété P1 et B possède la propriété P2
    \item
    A possède la propriété P2 et B possède la propriété P1
    \end{itemize}

    Le problème fondamental est que la fonction $\Psi$ ne peut en aucun
    cas se mettre sous la forme :

    \begin{equation}
    \Psi = |\Psi_A>|\Psi_B>
    \end{equation}

    Cette forme exprimant le fait que les parties A et B sont
    indépendantes, et que toute opération de mesure modifiant $\Psi_A$
    n' a strictement aucune influence sur la partie B.


    Du fait de l'éloignement des parties, le tout n'est plus à priori susceptible
    que de mesures locales, effectuées sur chaque partie prise
    séparément, par 2 observateurs distincts, généralement nommés Alice,
    observateur de la partie A, et Bob, observateur de la partie B.

    Selon l'interprétation de Copenhague, la nature de la fonction
    d'onde est d'être "toute l'information" que l'observateur possède
    sur le système (quantique) observé. Par conséquent, dans le cadre de
    cette interprétation, dire qu'une mesure effectuée sur la partie A
    d'un tout modifie instantanément la composante de la fonction d'onde
    associée à la partie B, signifie simplement que la mesure effectuée
    sur A procure instantanément à l'observateur Alice une information
    sur B. Ceci n'est en contradiction ni avec la relativité, ni même
    avec la mécanique classique.

    Une contradiction avec la relativité pourrait surgir si la
    modification de la composante de la fonction d'onde associée à B
    entraînait plus qu'un apport d'information sur B, à l'observateur
    Alice, et, par exemple, influençait la mesure effectuée par Bob sur
    la partie B.

    Or c'est exactement ce qui se passe dans le cadre des expériences
    décrites par Zeilinger et Dopfer :

    Alice observe le résultat d'interférences, tandis que Bob observe
    des positions (plan de la mesure dans le plan image) ou des
    directions de moment cinétique (plan de la mesure dans le plan
    focal).

    La mesure de Bob détruit les franges d'interférence éventuellement
    observées par Alice, tandis que l'observation de franges
    d'interférences par Alice produit des franges d'interférence du côté
    de Bob, alors que de ce côté, il n'y a pas de fentes !

    On pourrait donc en déduire que Alice et Bob, à la condition de
    s'être concertés auparavant, et de connaître chacun le système dans
    sa globalité, pourraient se servir de celui-ci comme d'un moyen de
    communication dans lequel il semble à priori qu'il n'y ait pas de
    limite à la vitesse de transmission des informations, puisque la
    mesure effectuée sur une des parties entraîne instantanément la
    modification de la fonction d'onde associée à l'autre partie !

    Bien évidemment, si tel était le cas, cela équivaudrait à une
    violation flagrante d'un des principes de la relativité, non ?

    Attila

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  10. #7
    Niels Adribohr

    Re : Intrication et interférences

    Bonjour,
    j'avais imaginé une expérience du même style:

    http://forums.futura-sciences.com/thread69235.html

    ( une question reste d'ailleurs sans réponse dans le dernier post de cette discussion, donc si quelqu'un pouvait par la même occasion y répondre ).

    Si tu as le courage de lire l'énoncé de l'expérience (uniquement le 2) du premier message) , et de lire la réponse de Cheverondier (les autres réponses n'étant pas sur cette expérience) , je crois qu'une de ses remarques s'appliquerait à ton expérience. En effet, si celle ci marchait comme tu l'envisages, O pourrait envoyer une information instantanée à O' en enlevant ou remettant les fentes d'Young (s' il les enlevait, les franges d'interférences de O' disparaitraient instantanément, pour réapparaitre toujours instantanément si O remettait les fentes).

  11. #8
    Attila

    Re : Intrication et interférences

    Cher Niels,

    l'expérience que tu décris est plus compliquée que celle que j'avais imaginé, mais l'idée fondamentale me semble être la même. Il y a en plus un SG. Je n'ai pas le temps de l'analyser ce soir.

    Est-ce que tu as lu les références fournies par Chip ? Elles sont très intéressantes : l'auteur semble formel sur le fait que des franges apparaissent bien du côté où il n' ya pas de fentes, et sur l'influence réciproque des deux mesures, celles de la "position, direction" d'un côté, et celle des franges de l'autre côté.

    Je pense qu'il est intéressant d'avoir tous lu cet article, pour pouvoir continuer la discussion.

    Attila

  12. #9
    Niels Adribohr

    Re : Intrication et interférences

    J'ai jeté un coup d'oeil dessus. Ca m'a l'air effectivement très interessant, malheureusement, je suis une "quiche" en anglais .Il me faudrait trop d'effort pour pouvoir comprendre. Mais je comprend à peu près ce que veut dire Chip quand il dit que la figure d'interférence serait une figure reconstruite, donc pas exploitable instantanément.

  13. #10
    Attila

    Re : Intrication et interférences

    Pour ma part, je n'ai pas l'impression que ce qu'il dit corresponde à ce que dit Zeilinger.

    Chip dit : "...en ne retenant que ceux pour lesquels un photon jumeau a été détecté en un point bien précis (choisi auparavant) de P"

    Tandis que Zuilinger dit :"It simply means that the state incident on the double slit is collapsed into a wave packet with the approrpiate momentum distribution which actually is, according to an argument put forward by Klyshko (1988), the time reversal of the other wave packet" (Cela signifie simplement que l'état incident sur la double fente est réduit en un paquet d'onde ayant la distribution appropriée de moments, qui est en réalité, conformément à un argument mis en avant par Klysko, la symétrique selon le temps de l'autre paquet d'onde..." (je ne vois pas de "point P bien précis).

    Attila

  14. #11
    chaverondier

    Re : Intrication et interférences

    Citation Envoyé par Attila
    Une contradiction avec la relativité pourrait surgir si la modification de la composante de la fonction d'onde associée à B entraînait plus qu'un apport d'information sur B, à l'observateur Alice, et, par exemple, influençait la mesure effectuée par Bob sur la partie B. Or c'est exactement ce qui se passe dans le cadre des expériences décrites par Zeilinger et Dopfer :

    Alice observe le résultat d'interférences, tandis que Bob observe des positions (plan de la mesure dans le plan image) ou des directions de moment cinétique (plan de la mesure dans le plan focal).

    La mesure de Bob détruit les franges d'interférence éventuellement observées par Alice, tandis que l'observation de franges d'interférence par Alice produit des franges d'interférence du côté de Bob, alors que de ce côté, il n'y a pas de fentes !
    C'est plus subtil que ça (comme toujours avec la non-localité quantique).

    En fait, l'observation de franges d'interférence du côté d'Alice produit des franges d'interférence du côté de Bob...à condition de sélectionner les photons de Bob corrélés avec les photons d'Alice qui ont passé l'écran percé de deux fentes (identification des photons de Bob corrélés à ceux d'Alice obtenue par un comptage de coincidences avec les détections observées au niveau de l'écran d'interférence d'Alice).

    Pour reconstruire du côté de Bob, une figure d'interférence fictive il faut ainsi sélectionner (du côté de Bob) "les bons photons". Pour cela il faut, comme d'habitude, recourir à un transfert d'information classique à vitesse inférieure ou égale à c entre Alice et Bob (il s'agit de l'information de coincidence de l'instant de détection permettant d'identifier chaque photon appartenant à Bob corrélé à un photon reçu sur l'écran d'interférence d'Alice).

    Damned ! Une fois de plus la non-localité s'en sort sans violation directement observable du principe de causalité relativiste (interdiction de transmission, à vitesse supraluminique, d'informations choisies autrement qu'au gré d'un hasard quantique incontrôlable). Bref, comme d'habitude la corrélation quantique instantanée ne peut-être constatée qu'après coup ! C'est ce que Chip signalait et cela concerne précisément l'extrait du papier que vous avez cité dans votre réponse à Chip.
    Citation Envoyé par Attila
    Bien évidemment, si tel était le cas, cela équivaudrait à une violation flagrante d'un des principes de la relativité, non ?
    Tout à fait, mais la non-localité quantique n'est pas prète à se faire prendre aussi facilement en flagrant délit de violation de la limite de vitesse de propagation des interactions autorisée par la relativité.

    Ca fait maintenant plus de 80 ans que la non-localité quantique est traquée par les plus éminents physiciens et 80 ans qu'elle leur répond avec un sourire narquois : "prouvez le que je n'ai pas respecté la limite de vitesse de propagation des informations imposée par la causalité relativiste". Eh bien le croirez vous ? Les présomptions s'accumulent, mais on n'a toujours pas réussi le flagrant délit. Comme elle a de très bons avocats, les accusations de violation d'invariance relativiste qui se sont abattues, année après année, sur la non-localité quantique se sont, jusqu'à présent, systématiquement soldées par un non lieu et la relaxe pure et simple.

    En fait, peut-être que tout cela est la conséquence de la perte d'information quantique subie par un observateur quand il se retrouve mis dans un état quantique superposé lors de ce qu'il croit être une réduction du paquet d'onde. Il croit provoquer la réduction du paquet d'onde mais c'est peut-être lui (et non le système observé) dont la mesure quantique change l'état quantique. En tout cas, c'est ce qui se produit si on prend au sérieux la dynamique quantique et cela suffit pour rendre compte de la réduction du paquet d'onde sans rien changer à la mécanique quantique (toutefois "je" devient un concept un peu délicat à cerner).

    Dans ce cas, les mesures d'Alice donnent des résultats qui sont tous parfaitement corrélés avec ceux perçus par Bob car chacune des composantes de l'état quantique superposé d'Alice ne peut entrer en relation qu'avec les composantes corrélées correspondantes de l'état quantique superposé de Bob.

    Remarque importante : cette interprétation N'EST PAS l'interprétation des mondes multiples. Elle n'exige pas de supposer une séparation de l'état quantique de l'univers en composantes sans interférence (1). Elle exige seulement de considérer qu'il n'y a pas d'objet objectivement classique et que les observateurs peuvent (et doivent) eux aussi se mettre dans des états quantiques superposés quand les systèmes quantiques qu'ils observent sont dans des états quantiques superposés vis à vis de l'observable qu'ils mesurent.

    BC

    (1) Peut-être l'interprétation des mondes multiples est-elle plus qu'une interprétation ? Je me denande s'il ne s'agirait pas d'une erreur de passage à la limite doublée d'une confusion entre un "état" mixte et un état produit ?

    PS : pour Niels Adribohr. Mon nom cest Ch a verondier.

  15. #12
    Niels Adribohr

    Re : Intrication et interférences

    Citation Envoyé par chaverondier

    PS : pour Niels Adribohr. Mon nom cest Ch a verondier.
    Oups!!
    Toutes mes excuses!!

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  17. #13
    Niels Adribohr

    Re : Intrication et interférences


    Je redouble mes excuses après avoir lu votre message, et m'incline devant sa clareté!! (troublante cette interprétation!!)

  18. #14
    Lévesque

    Re : Intrication et interférences

    Citation Envoyé par chaverondier
    En fait, peut-être que tout cela est la conséquence de la perte d'information quantique subie par un observateur quand il se retrouve mis dans un état quantique superposé lors de ce qu'il croit être une réduction du paquet d'onde. Il croit provoquer la réduction du paquet d'onde mais c'est peut-être lui (et non le système observé) dont la mesure quantique change l'état quantique. [...] Dans ce cas, les mesures d'Alice donnent des résultats qui sont tous parfaitement corrélés avec ceux perçus par Bob car chacune des composantes de l'état quantique superposé d'Alice ne peut entrer en relation qu'avec les composantes corrélées correspondantes de l'état quantique superposé de Bob. [...] [Cette interprétation] exige seulement de considérer qu'il n'y a pas d'objet objectivement classique et que les observateurs peuvent (et doivent) eux aussi se mettre dans des états quantiques superposés quand les systèmes quantiques qu'ils observent sont dans des états quantiques superposés vis à vis de l'observable qu'ils mesurent.
    Bonsoir Mr. Chaverondier,

    Je ne suis pas certain de comprendre. Dites vous que, suite à une mesure, je me retrouve en superposition d'état?

    Je suis moitité un type qui a mesuré up, moitié un type qui a mesuré down?

    Sauf que, par perte d'information, je conclue faussement que je suis dans un état bien défini?

    Comprends-je?

    Cordialement,

    Simon
    La lumière ne fait pas de bruit. (Félix Leclerc)

  19. #15
    Lévesque

    Re : Intrication et interférences

    Citation Envoyé par chaverondier
    Peut-être l'interprétation des mondes multiples est-elle plus qu'une interprétation ? Je me denande s'il ne s'agirait pas d'une erreur de passage à la limite doublée d'une confusion entre un "état" mixte et un état produit ?
    Ouais, ça fait pas mal de monde intelligent confus
    La lumière ne fait pas de bruit. (Félix Leclerc)

  20. #16
    chaverondier

    Re : Intrication et interférences

    Citation Envoyé par Lévesque
    Je ne suis pas certain de comprendre. Dites vous que, suite à une mesure, je me retrouve en superposition d'états ?
    C'est ça. C'est ce qui se produit si j'abandonne l'hypothèse d'une réduction objective du paquet d'onde. Paradoxalement, en conservant sans rien y changer la dynamique quantique, il reste possible de rendre compte de la réduction du paquet d'onde observée. Elle est la conséquence de la perte d'information de l'observateur découlant de sa mise dans un état superposé. Cette mise de l'observateur dans un état quantique superposé l'empêche d'avoir accès à l'information sur les différentes composantes de l'état quantique du système observé puisque chacune des composantes de l'état quantique de l'observateur observe une seule composante de l'état quantique du système observé à la fois (comme dans l'interprétation des mondes multiples, mais sans qu'il soit nécesaire de recourir à cette interprétation).
    Citation Envoyé par Lévesque
    Je suis moitité un type qui a mesuré up, moitié un type qui a mesuré down ?
    Disons plutôt 1/2^(1/2) la somme cohérente de ces deux états.
    Citation Envoyé par Lévesque
    Sauf que, par perte d'information, je conclue faussement que je suis dans un état bien défini ?
    Comprends-je?
    C'est ça l'idée. Cela dit, dans le cadre de cette hypothèse, je n'arrive pas à comprendre pourquoi ou même comment nous pensons observer un résultat plutôt qu'un autre. De ce point de vue là, on n'est pas beaucoup mieux loti que dans l'interprétation des mondes multiples. BC
    Dernière modification par chaverondier ; 05/06/2006 à 00h21.

  21. #17
    Lévesque

    Re : Intrication et interférences

    Concernant l'idée que seulement l'information sur l'état est perdue, et pas l'état lui-même:

    J'avoue que c'est une bonne idée. Mais, je ferais la même opposition qu'on fait aux mondes multiples: il n'est pas fair play de supposer que l'univers se divise en branche mutuellement inobservables, puisque je ne peux observer une branche parallèle pour voir si l'hypothèse est vraie.

    Dans votre cas, comment rendre plus satisfaisant le fait que la superposition d'état se manifeste pour les objets classiques, mais que (par la perte de l'information) nous ne pouvons l'observer?

    C'est comme si mon médecin me disait que j'ai la variole, alors que j'ai vu les test sanguins qui montraient que mon sang est identique au sien, lequel dit-il n'est pas contaminé. Pour avoir la variole, il faut que je tombe malade, il faut que j'aie des symptomes, il faut que mon sang soit contaminé. Sinon, je dois conclure que je n'ai pas la variole.

    Comment puis-je conclure que je suis dans une superposition d'état? Avec beaucoup d'imagination, vous voyez ça comment?

    La seule solution que je vois, c'est que cette perte d'information, quoi qu'inobservable, soit responsable d'un phénomène physique non prédit par la MQ, mais observable. Il n'y en a pas beaucoup (à part la gravitation...).

    Cordialement,


    Simon
    La lumière ne fait pas de bruit. (Félix Leclerc)

  22. #18
    Jiav

    Re : Intrication et interférences

    Citation Envoyé par Lévesque
    La seule solution que je vois, c'est que cette perte d'information, quoi qu'inobservable, soit responsable d'un phénomène physique non prédit par la MQ, mais observable. Il n'y en a pas beaucoup (à part la gravitation...).
    La croissance de l'entropie?

    je ne fais que passer

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  24. #19
    chaverondier

    Re : Intrication et interférences

    Citation Envoyé par Lévesque
    Concernant l'idée que seulement l'information sur l'état est perdue, et pas l'état lui-même: j'avoue que c'est une bonne idée. Mais, je ferais la même opposition qu'on fait aux mondes multiples: il n'est pas fair play de supposer que l'univers se divise en branches mutuellement inobservables, puisque je ne peux observer une branche parallèle pour voir si l'hypothèse est vraie.
    Au contraire de l'interprétation des mondes multiples (obtenue par un passage à la limite dont la légitimité ne me semble pas acquise), supposer que l'observateur se met dans un état quantique superposé quand il s'intrique avec un système dans un état quantique superposé n'est pas une hypothèse nouvelle. C'est une conséquence mathématique directe de la mécanique quantique. L'appareil de mesure se met dans un état quantique superposé par intrication quantique avec un système ne se trouvant pas dans un état propre de l'observable mesurée. L'environnement proche (dont l'observateur) s'intrique ensuite avec l'appareil de mesure + le système observé. Cela met l'ensemble appareil de mesure + système observé + environnement proche dans un état quantique superposé.

    Dans cette interprétation, il n'y a pas de coupure de Heisenberg de la chaîne infinie de Von Neumann (pas de phénomène objectif de réduction du paquet d'onde). Il n'est cependant pas nécessaire de supposer que se produise une séparation de l'état quantique de l'ensemble de l'univers en composantes sans interférence. A mon avis, l'information d'intrication n'est jamais perdue fondamentalement. Elle est perdue pour un observateur ou pour un ensemble d'observateurs mais elle est forcément présente soit ailleurs soit à un niveau où l’observateur ne peut plus la récupérer (comme pour l’effondrement d’une accumulation de matière en trou noir).

    Par ailleurs, la superposition d'états quantiques d'un observateur1 peut (théoriquement) être observée par interférence grâce à un observateur2 qui n'a pas encore été "contaminé" par l'état quantique superposé dans lequel l'observateur1 s'est retrouvé. Il est vrai que, pour l'instant, faire interférer une molécule de fullerène avec elle-même relève déjà de l'exploit, alors faire interférer les deux composantes de l'état quantique superposé de l'ensemble formé d'un observateur1 + l'appareil de mesure + le système observé...
    ...mais on ne peut pas accuser l'hypothèse (ou plutôt la conclusion découlant de la dynamique quantique) de mise dans un état quantique superposé de l'observateur1 d'être inobservable par principe.
    Citation Envoyé par Lévesque
    Dans votre cas, comment rendre plus satisfaisant le fait que la superposition d'état se manifeste pour les objets classiques, mais que (par la perte de l'information) nous ne pouvons l'observer? Comment puis-je conclure que je suis dans une superposition d'état? Avec beaucoup d'imagination, vous voyez ça comment?
    En considérant que la réduction du paquet d'onde observée en apporte la preuve. Puisque je n'observe plus qu'une seule des composantes de l'état quantique de l'ensemble système observé + appareil de mesure alors que je devrais observer un état superposé si je n'étais pas intriqué avec cet ensemble, c'est donc que je suis intriqué avec eux.
    Citation Envoyé par Lévesque
    La seule solution que je vois, c'est que cette perte d'information, quoi qu'inobservable, soit responsable d'un phénomène physique non prédit par la MQ, mais observable. Il n'y en a pas beaucoup (à part la gravitation...).
    La mesure quantique : elle est non prédite par la MQ (sans rajout intempestif du postulat de projection violant l'unitarité, le déterminisme et la réversibilité de la dynamique quantique) et pourtant elle est observable.

    L'hypothèse d'une mise de l'observateur dans un état quantique superposé ne rencontre pas les problèmes de l'interprétation des mondes multiples. Je me demande d'ailleurs si l'interprétation des mondes multiples n'est pas carrément fausse physiquement (1) et mathématiquement (2).

    Il y a toutefois un problème assez délicat (partagé, lui, avec l'interprétation des mondes multiples) : comment se détermine le fait que "j'ai" le sentiment d'observer un résultat de mesure plutôt qu'un autre alors qu'en réalité "je" suis dans un état superposé ? La réponse très insatisfaisante est que le concept de "je" auquel j'ai accès résulte d'une information tronquée. BC

    (1) car une fois séparé en mondes multiples, l'univers est dans un "état mixte", or un "état" mixte n'est pas un état quantique, mais l'information incomplète que l'on a sur un état quantique pur contenu dans un ensemble d'états quantiques caractérisé par un "état" mixte ("état" auquel on peut associer une entropie S = tr(-rhô ln(rhô)) caractérisant l’information manquant pour caractériser complètement l’état pur caché au milieu de ses copains appartenant au même "état" mixte).

    (2) car je ne suis pas sûr que le passage à la limite sur lequel repose cette interprétation soit légitime.

  25. #20
    Lévesque

    Re : Intrication et interférences

    Citation Envoyé par Jiav
    La croissance de l'entropie?
    Pour moi, l'entropie est bien définie en phys stat. Quand je dis que c'est bien défini, je veux dire qu'il y a un lien clair entre les états microscopique inobservable et les états macroscopiques observables.

    L'entropie, en phys stat, nous dit à quel point l'état macroscopique du système permet d'états microscopique différents, lesquels pour nous sont indifférentiables. Donc, plus l'entropie augmente, plus il y a d'états microscopiques possibles qui expliquent le même état macroscopique. Ça c'est une perte d'information évidente. S'il n'y a qu'un état macroscopique possible, on peut dire que j'ai beaucoup d'informations sur le système car je connais exactement l'état micro. Mais s'il y a plusieurs configurations microscopiques indifférentiables, alors je ne sais pas précisément lequel est le "vrai" état micro.

    Mais dans notre cas, c'est différent. La fonction d'onde en superposition décrit deux états macroscopiques différents. Elle décrit aussi deux états microscopiques différents qui, pris indépendemment l'un de l'autre, ne peuvent pas donner le même état macroscopique. En d'autre mots, si un électron est préparé dans un état de moment cinétique +, alors on sait à quel état macroscopique cela correspondra (trajectoire vers le haut sur un SG). Même chose pour l'état -.

    L'état superposé est la somme de l'état + et de l'état -. Il ne correspond donc pas à deux états microscopiques différents qui donnent le même état macroscopique.

    S'il s'agit d'une perte d'entropie, alors il faut redéfinir ce qu'est l'entropie dans le cadre de cette théorie. Ce n'Est surement pas l'entropie de la phys. stat.

    Seulement par soucis de complétude, une telle entropie a déjà été proposée par Antoni Valentini, dans le cadre d'une théorie quantique de Bohm. C'était la plus simple façon de procéder étant donné que dans la théorie de Bohm, les micros objets ont le même statut (particule ponctuelle obéissant une équation du mouvement) que dans la phys. stat.

    Cordialement,

    Simon

    [edit croisement avec BC]
    La lumière ne fait pas de bruit. (Félix Leclerc)

  26. #21
    Lévesque

    Re : Intrication et interférences

    Bonjour Mr. Chaverondier,

    Citation Envoyé par chaverondier
    A mon avis, l'information d'intrication n'est jamais perdue fondamentalement. Elle est perdue pour un observateur ou pour un ensemble d'observateurs mais elle est forcément présente soit ailleurs soit à un niveau où l’observateur ne peut plus la récupérer
    La question est: quelqu'un pourrait-il, d'une façon ou d'une autre, la récupérer?

    Je me questionne un peu sur le statut qu'a l'information dans vos propos.

    1. Vous dites que l'état est objectif, mais que la réduction du paquet d'onde ne l'est pas. Pourtant, dire que l'état est objectif, en mon sens, c'est dire qu'il y a un élément de la réalité qui correspond à chacune de ses composantes. Or, ce n'est manifestement pas le cas.

    2. En gros, vous dites qu'après une mesure, je suis en superposition d'état, mais que mon information sur mon propre état a disparue. Comme si elle était tombé dans un trou noir. C'est comme si vous me disiez que je suis Canadien et Québécois, mais que je ne sais pas que je suis Canadien parce que cette information est tombée dans un trou noir.

    La seule façon que je vois pour que cela soit consistant, c'est que le trou noir soit dans ma tête. Et qu'il soit dans la tête de tous les gens que je connais. Et que chaque trou noir indépendant dans chaque tête choisisse tous de perdre la même composante, i.e. d'oublier que je suis Canadien (je ne fais pas de politique là, seulement de la physique ). Mais aussi, il faut que tous les objets dans la nature qui interagissent différemment avec un Canadien et un Québécois aient aussi perdu l'information sur le fait que je suis Canadien. Finalement, l'information doit être perdue pour tout l'univers? Donc, cette information se cache dans un univers parallèle?

    Cordialement,

    Simon
    La lumière ne fait pas de bruit. (Félix Leclerc)

  27. #22
    chaverondier

    Re : Intrication et interférences

    Citation Envoyé par Lévesque
    La question est: quelqu'un pourrait-il, d'une façon ou d'une autre, la récupérer [cette information d'intrication EPR qui se diffuse dans l'environnement]?
    Dans le cas d'un observateur1 dans un état quantique superposé oui (théoriquement) : un observateur2 réalisant des expériences d'interférence sur l'observateur1 + son appareil de mesure + le système observé est censé pouvoir le faire (bon d'accord ce n'est pas facile )
    Citation Envoyé par Lévesque
    Vous dites que l'état est objectif, mais que la réduction du paquet d'onde ne l'est pas. Pourtant, dire que l'état est objectif, en mon sens, c'est dire qu'il y a un élément de la réalité qui correspond à chacune de ses composantes. Or, ce n'est manifestement pas le cas.
    Qu'est-ce qui vous amène à cette conclusion ? L'état quantique superposé de l'observateur1 + l'appareil de mesure + le système observé est mesurable (au plan du principe) par un observateur2 non intriqué avec l'observateur1 via une expérience d'interférence entre les composantes de l'état quantique de l'ensemble observateur1 + l'appareil de mesure + le système observé.
    Citation Envoyé par Lévesque
    vous dites qu'après une mesure, je suis en superposition d'état, mais que mon information sur mon propre état a disparu.
    La preuve c'est que je ne perçois plus qu'une des composantes de l'état quantique du système observé. J'ai bien perdu de l'information sur l'état quantique de ce système.
    Citation Envoyé par Lévesque
    Finalement, l'information doit être perdue pour tout l'univers ? Donc, cette information se cache dans un univers parallèle?
    Qu'est-ce qui vous amène à cette conclusion ? Que faites vous de l'intrication ? Elle se manifeste par des coefficients extradiagonaux non nuls dans l'opérateur densité d'un système de plus en plus vaste, mais ces coefficients ne tendent vers zéro que si on considère un système de frontière fixe. Je ne vois pas de raison pour que les coefficients extradiagnaux de l'opérateur densité de l'ensemble de l'univers s'annulent. Si on suppose l'univers isolé, son évolution doit être unitaire, déterministe et réversible et on ne peut donc pas passer d'un état pur à un "état" mixte.

    Pour moi, le fait que les corrélations EPR s'échappent dans l'environnement est un phénomène très similaire à l'évolution irréversible d'un gaz parfait. Cette irréversibilité n'est pas fondamentale. Elle traduit le fait que l'information de corrélation entre les particules de gaz s'échappe par interaction avec l'environnement. C'est, en fait, la raison physique pour laquelle l'hypothèse dite du chaos moléculaire, débouchant sur l'équation d'évolution de Boltzmann d'un gaz parfait "isolé", donne lieu à des prédictions correctes. BC

  28. #23
    Chip

    Re : Intrication et interférences

    Citation Envoyé par Attila
    J'aimerais bien que tu cites des références pour ce que tu dis (ex : localisation dans l'article de Zeilinger"

    Pour ma part, voici ce que je lis :

    "This experiment can be understood intuitively if we carefully analyze what registration of a photon behind a double slit implies. It simply means that the state incident on the double slit is collapsed into a wave packet with the approrpiate momentum distribution which actually is, according to an argument put forward by Klyshko (1988), the time reversal of the other wave packet. Thus, photon 1 appears to originate backwards from the double slit assembly and is then considered to be reflected by the wave fronts of the pump beam into the beam towards the lens which then simply realizes the standard Fraunhofer observation conditions.
    La réponse à ta question est entre autres dans l'extrait que tu cites, plus précisément dans la partie que j'ai mise en gras : Zeilinger parle bien de la détection en P' conditionnée à une détection en P (il ne précise pas que c'est en un point fixe de P car on ne peut pas tout mettre dans un article de revue, mais tu peux lire la thèse de B. Dorfer pour plus de détails), réalisée en pratique à l'aide d'un circuit électronique sélectionnant les détections (quasi-) simultanées. Il ne se forme dans l'expérience pas de figure d'interférences au sens habituel en P'.

  29. #24
    Chip

    Re : Intrication et interférences

    oups coquille, Dopfer et non Dorfer.

  30. Publicité
  31. #25
    Lévesque

    Re : Intrication et interférences

    Citation Envoyé par chaverondier
    Dans le cas d'un observateur1 dans un état quantique superposé oui (théoriquement) : un observateur2 réalisant des expériences d'interférence sur l'observateur1 + son appareil de mesure + le système observé est censé pouvoir le faire (bon d'accord ce n'est pas facile )
    Je ne sais pas si vous réalisez, mais vous voulez faire interférer l'état "un observateur a mesuré up" avec l'état "un observateur a mesuré down". Quelles propriétés d'un objet physique voulez-vous faire interférer, sans revenir à votre point de départ?
    Citation Envoyé par Lévesque
    Vous dites que l'état est objectif, mais que la réduction du paquet d'onde ne l'est pas. Pourtant, dire que l'état est objectif, en mon sens, c'est dire qu'il y a un élément de la réalité qui correspond à chacune de ses composantes. Or, ce n'est manifestement pas le cas.
    Qu'est-ce qui vous amène à cette conclusion ? L'état quantique superposé de l'observateur1 + l'appareil de mesure + le système observé est mesurable (au plan du principe) par un observateur2 non intriqué avec l'observateur1 via une expérience d'interférence entre les composantes de l'état quantique de l'ensemble observateur1 + l'appareil de mesure + le système observé.
    Je sais ce que dit le formalisme. Le formalisme de la MQ n'empêche pas de faire ce que vous dites. Oubliez-le quelques seconde et imaginez-vous expérimentateur. Comment faire interférer "il a mesuré up" avec "il a mesuré down"? Vous mettez quoi dans quel appareil qui fait quoi? Vous envisagez sérieusement une réponse à cette question?
    Citation Envoyé par Lévesque
    vous dites qu'après une mesure, je suis en superposition d'état, mais que mon information sur mon propre état a disparu.
    La preuve c'est que je ne perçois plus qu'une des composantes de l'état quantique du système observé. J'ai bien perdu de l'information sur l'état quantique de ce système.
    Hum. Votre preuve en est une seulement si, lorsque je mesure un moment cinétique dans un Stern-Gerlach, je me retrouve réellement en superposition d'état "j'ai mesuré up" + "j'ai mesuré down". Une fois que m'aurez convaincu là-dessus, je serez d'accord pour que vous utilisiez ce "fait expérimental" pour construire des preuves.
    Citation Envoyé par Lévesque
    Finalement, l'information doit être perdue pour tout l'univers ? Donc, cette information se cache dans un univers parallèle?
    Qu'est-ce qui vous amène à cette conclusion ? Que faites vous de l'intrication ?
    En fait, puisque je n'ai pas d'indication profonde qu'il m'arrive d'être dans une superposition d'état "j'ai mesuré up" + "j'ai mesuré down", où même qu'il m'est impossible d'imaginer faire interférer un type "qui a mesuré up" + "qui a mesuré down", je me sens forcer de voir ce qui se présente devant moi comme les faits. Je ne peux pas, malheureusement, me baser sur la Mécanique Quantique pour décrire ce qu'est mon monde. Mon monde, je vis dedant, et toute théorie devrait reproduire ce qui se passe dans mon monde (voilà pourquoi la réduction du paquet d'onde a été introduite). Dans mon monde, aucun de mes collègues n'a jamais ressentit être dans une superposition d'état, et jamais ils n'ont eu l'impression que c'était le cas pour moi. Et même si c'était possible, je ne vois absolument pas comment on pourrait traduire cela opérationnellement. Je crois que ou bien la chaîne se coupe, ou bien elle n'existe pas.
    Pour moi, le fait que les corrélations EPR s'échappent dans l'environnement est un phénomène très similaire à l'évolution irréversible d'un gaz parfait. Cette irréversibilité n'est pas fondamentale. Elle traduit le fait que l'information de corrélation entre les particules de gaz s'échappe par interaction avec l'environnement.
    Mais dans votre modèle quantique, ce n'est pas l'information sur ce qui est arrivé à l'électron qui s'échappe, c'est l'information sur ce que vous avez mesuré. Elle échappe à qui cette information?

    En phys. stat, c'est surtout que la particule subit tellement de chocs de partout, que ce qui s'est passé il y a 10 secondes ne compte absolument pas sur ce qui va arriver dans 1 millième de seconde. C'est cette information du passé sur la particule qui ne compte pas dans l'équation. Le "chaos" efface le passé de la particule. Mais, pas question d'accepter que le chaos, autour de moi, efface de ma mémoire ce qui a été mesuré dans une expérience de physique.

    Si votre analogie tient avec la physique statistique, alors il faut qu'un des deux événements "mesure up" ou "mesure down" soit effacé par quelque chose. Dans l'analogie avec la physique stat., chaque mesure constitue un choc avec une particule. En phys. stat, après plusieurs chocs (mesures en MQ) les chocs du passé (les mesures du passé) sont oubliés. Mais, dans notre cas, il faudrait qu'on oublie après une seule mesure?

    Probablement que je ne comprends pas votre analogie, parce que je n'y trouve aucun sens.


    Cordialement,


    Simon
    La lumière ne fait pas de bruit. (Félix Leclerc)

  32. #26
    chaverondier

    Re : Intrication et interférences

    Citation Envoyé par Lévesque
    Je ne sais pas si vous réalisez, mais vous voulez faire interférer l'état "un observateur a mesuré up" avec l'état "un observateur a mesuré down".
    Je ne prétends nullement définir un protocole de mesure permettant de réaliser une telle expérience. A ce jour c'est totalement irréalisable. Je me contente seulement de signaler que c'est compatible avec le formalisme quantique actuel.
    Citation Envoyé par Lévesque
    Dans mon monde, aucun de mes collègues n'a jamais ressenti être dans une superposition d'état.
    Heureusement ! Yann Olivier montre pourquoi c'est impossible (si le formalisme quantique actuel est correct).
    Citation Envoyé par Lévesque
    Dans mon monde, aucun de mes collègues n'ont eu l'impression que c'était le cas pour moi. Et même si c'était possible, je ne vois absolument pas comment on pourrait traduire cela opérationnellement.
    Moi non plus.
    Citation Envoyé par Lévesque
    Elle échappe à qui cette information?
    Elle échappe à l'observateur exactement comme en thermodynamique statistique quand on voit l'entropie d'un système, censé être isolé, augmenter parce qu'en fait de l'information échappe peu à peu à l'observateur macroscopique en se diffusant dans l'environnement.
    Citation Envoyé par Lévesque
    En phys. stat, c'est surtout que la particule subit tellement de chocs de partout, que ce qui s'est passé il y a 10 secondes ne compte absolument pas sur ce qui va arriver dans 1 millième de seconde. C'est cette information du passé sur la particule qui ne compte pas dans l'équation. Le "chaos" efface le passé de la particule.
    Non, chaos ou pas, il est impossible d'effacer l'information dans un système qui serait parfaitement isolé. C'est que qu'illustre merveilleusement bien le théorème de récurrence de Poincaré. Contrairement à ce que suggère l'hypothèse mal nommée du chaos moléculaire, le chaos n'est pour rien dans l'effacement à long terme de l'information. Ce qui efface irréversiblement l'information sur l'état microphysique antérieur d'un gaz parfait "isolé" (pour se placer dans le cadre d'un exemple très bien modélisé) c'est en fait l'interaction de ce gaz "isolé" avec son environnement.

    Les corrélations entre distributions dans l'espace des vitesses et positions de deux ensembles de particules (habitant un même petit volume) qui se créent suite à un choc entre ces deux ensembles de particules s'effacent très rapidement car l'information portée par ces corrélations se diffuse très rapidement dans l'environnement (cf la remarque de Borel sur l'effet d'une perturbation du champ gravitationel engendrée par une masse de l'ordre de 1 gramme située à proximité de Sirius (1) sur l'état microphysique d'un gaz en quelques fois le temps de libre parcours moyen).

    Cela dit, bien que les points que vous soulevez ne posent pas vraiment de problème il y a par contre de vraies difficultés soulevées par cette interprétation. Comment expliquer et si possible modéliser (dans le cadre d'une explication de l'apparente réduction du paquet d'onde par une mise dans un état quantique superposé de l'observateur) la signification de la règle statistique de Born ?

    Cette règle statistique me dit que si l'observateur recommence une même mesure quantique sur un même système dans le même état quantique, il va trouver des résultats de mesure quantique qui respectent les statistiques quantiques dictées par le postulat de projection ? Comment peut-on faire sortir ce résultat statistique de l'interprétation proposée ?

    Si on y parvient on a trouvé (vis à vis de l'indéterminisme et de l'irréversibilité de la mesure quantique) l'analogue de la couche de physique statistique qui réconcilie l'irréversibilité des évolutions thermodynamiques statistiques (et l'indéterminisme de fait des évolutions régies par une dynamique du chaos déterministe) avec la réversibilité et le déterminisme des lois fondamentales de la physique (en physique classique du moins).

    Pour moi c'est plutôt ça la vraie difficulté. Or on n'en a pas parlé et j'avoue que je n'en vois pas bien la réponse sur un plan intuitif (et encore moins sur un plan mathématique, mais peut-être que ça n'est pas simple). BC

    (1) une fois que cette perturbation du champ gravitationnel a atteint le gaz.

  33. #27
    Attila

    Re : Intrication et interférences

    Citation Envoyé par chaverondier
    C'est plus subtil que ça (comme toujours avec la non-localité quantique).


    Pour reconstruire du côté de Bob, une figure d'interférence fictive il faut ainsi sélectionner (du côté de Bob) "les bons photons". Pour cela il faut, comme d'habitude, recourir à un transfert d'information classique à vitesse inférieure ou égale à c entre Alice et Bob (il s'agit de l'information de coincidence de l'instant de détection permettant d'identifier chaque photon appartenant à Bob corrélé à un photon reçu sur l'écran d'interférence d'Alice).

    Damned ! Une fois de plus la non-localité s'en sort sans violation directement observable du principe de causalité relativiste (interdiction de transmission, à vitesse supraluminique, d'informations choisies autrement qu'au gré d'un hasard quantique incontrôlable). Bref, comme d'habitude la corrélation quantique instantanée ne peut-être constatée qu'après coup ! C'est ce que Chip signalait et cela concerne précisément l'extrait du papier que vous avez cité dans votre réponse à Chip.
    Tout à fait, mais la non-localité quantique n'est pas prète à se faire prendre aussi facilement en flagrant délit de violation de la limite de vitesse de propagation des interactions autorisée par la relativité.

    Ca fait maintenant plus de 80 ans que la non-localité quantique est traquée par les plus éminents physiciens et 80 ans qu'elle leur répond avec un sourire narquois : "prouvez le que je n'ai pas respecté la limite de vitesse de propagation des informations imposée par la causalité relativiste". Eh bien le croirez vous ? Les présomptions s'accumulent, mais on n'a toujours pas réussi le flagrant délit. Comme elle a de très bons avocats, les accusations de violation d'invariance relativiste qui se sont abattues, année après année, sur la non-localité quantique se sont, jusqu'à présent, systématiquement soldées par un non lieu et la relaxe pure et simple.

    ...
    Chr Mr Chaverondier,

    merci pour cette réponse, dont la première partie a le mérite d'être parfaitement limpide. Je comprends que ce que Chip essayait de m'expliquer, vous l'élevez en quelque sorte au rang de principe : quelle que soit la nature de "ce qui est transmis" instantanément dans le cadre de la non-localité quantique, ce ne peut être une information transmise entre Alice et Bob. C'est quelque chose qui a besoin d'une information supplémentaire pour pouvoir s'exprimer... Très intéressant.

    Par contre, en ce qui concerne la deuxième partie (la perte d'information), je suis comme S. Levesque : c'est pour moi toujours aussi obscur. Je pense que vous reprenez le point de vue de Zurek. Mais lui même admet que sa théorie est très incomplète...

    cordialement,

    Attila

  34. #28
    chaverondier

    Gomme quantique et choix retardé

    Je reprends la discussion en m’appuyant sur le papier de 1982 "A Delayed Choice Quantum Eraser" par Yoon-Ho Kim, R. Yu, S.P. Kulik, Y.H. Shih, et Marlon O. Scully http://www.bottomlayer.com/bottom/ki...scully-web.htm

    Dans cette expérience, à l'aide d'un dispositif de pompage optique à atomes d'Argon ionisés, on envoie un faisceau laser monochromatique de longueur d'onde 351.1 nm sur un système de deux fentes de Young A et B. Derrière ces fentes A et B, on dispose un cristal optique non linéaire (du Borate de Baryum bêta). Ce cristal sépare chaque photon (issu de la fente A, de la fente B ou des deux fentes à la fois) en une paire de photons EPR corrélés de longueur d'onde 702.2 nm (et de polarisations orthogonales). On appelle ça la Spontaneous Parametric Down Conversion.

    Derrière les zones A et B du cristal, un prisme de Glen Thompson permet de séparer chaque photon de son photon jumeau EPR corrélé. Chaque photon d'une paire de photons EPR corrélés est traité d'une façon différente :

    * L'un, appelé photon signal, est envoyé sur une lentille convergente LS. Un détecteur noté D0 est placé dans le plan focal de la lentille LS (LenSe). Ce détecteur est capable de se déplacer transversalement de façon à détecter les franges d'interférence s'il y en a dans le plan focal de la lentille. En effet, si l'on ne dispose d'aucune information de type which way permettant de savoir si le photon détecté par D0 vient de la fente A ou de la fente B, on doit s'attendre à observer des franges d'interférence au niveau du plan focal de la lentille LS.

    * Le photon jumeau maintenant, appelé photon témoin, va nous permettre, grâce à la corrélation EPR, de savoir si le photon signal est passé par la fente A ou par la fente B et ce sans aucunement perturber le photon signal. Dans ce but, le photon témoin est envoyé sur un prisme divergent PS séparant nettement les photons témoins issus de la fente A des photons témoins issus de la fente B.

    Sur le chemin des photons témoins issus de la fente A, on installe une lame semi-réfléchissante désignée BSA (Beam Splitter A). On installe de même une lame semi-réfléchissante désignée BSB sur le chemin des photons témoins issus de la fente B.

    Les photons témoins qui parviennent à traverser les lames semi-réfléchissantes BSA et BSB sont alors envoyés en direction d'un dispositif (appelé gomme quantique) qui sert à "mélanger" les photons témoins issus de la fente A avec les photons témoins issus de la fente B. Une fois "passés dans la gomme quantique", les photons sont détectés par des détecteurs désignés D1 ou D2. Toutefois, le "mélange" réalisé par la gomme quantique a effacé toute information which way. Il n'est désormais plus possible de savoir si le photon témoin détecté par le détecteur D1 ou par le détecteur D2 est passé par la fente A ou par la fente B. Bien sûr, cela contraint ces deux chemins possibles à interférer. Du coup, le photon signal EPR corrélé à ce photon témoin, détecté lui par le capteur D0, est obligé de passer, lui aussi, par les deux fentes A et B à la fois (corrélation EPR oblige). Il doit donc participer à une figure d'interférence dans le plan focal de la lentille LS.

    Au contraire, sur le chemin des photons témoins issus de la fente A mais réfléchis par la lame séparatrice BSA (au lieu de traverser cette lame et de subir ensuite "le gommage quantique"), on place un capteur D3. De même un capteur D4 est placé sur le chemin des photons témoins issus de la fente B mais réfléchis par la lame séparatrice BSB (au lieu d'aller subir le gommage quantique)

    * Quand D3 clique, on sait que le photon témoin détecté est issu de la fente A. Cela nous indique aussi (sans le perturber) que le photon signal EPR corrélé détecté par D0 est passé lui aussi par la fente A.

    * Quand D4 clique, on sait que le photon témoin détecté est issu de la fente B. Cela nous indique aussi (sans le perturber) que le photon signal EPR corrélé détecté par D0 est passé lui aussi par la fente B.

    Par comptage de coïncidence des clics des photons signaux sur D0 correspondant à des clics de photons témoins sur D3 ou sur D4 (photons témoins dont on connaît la fente de passage), on reconstruit un signal sans interférence dans le plan focal de la lentille LS

    Par comptage de coïncidence des clics des photons signaux sur D0 correspondant au contraire à des clics de photons témoins sur D1 ou sur D2 (photons témoins dont on ignore la fente de passage), on reconstruit un signal avec interférence dans le plan focal de la lentille LS.

    Ce qui surprend, de prime abord, c'est que l'on enregistre les clics de photons signaux sur D0 avant de savoir s'ils vont participer ou non à une figure d'interférence. En fait, ce photon signal enregistré en D0 reste donc dans un état superposé du point de vue de l'histoire précédent sa détection. Il a certes été enregistré à un endroit précis par le capteur D0, mais, tant qu'on n'a pas l'information de comptage de coïncidence, il dans un état superposé de 3 possibilités distinctes (du point de vue de son histoire avant clic)
    1/ il est passé par la fente A
    2/ il est passé par la fente B
    3/ il est passé par les deux fentes à la fois.
    Bien qu’il s’agisse d’une information sur le passé de l’événement clic sur D0, elle n’est pas déterminée, elle reste en état superposé, tant qu’elle n’a pas donné lieu à un enregistrement permettant de la lire.

    Maintenant vient ma question. Que se passe-t-il si l’on enlève les lames séparatrices BSA et BSB, obligeant ainsi tous les photons témoins, sans exception, à passer par l'effaceur quantique. On efface ainsi toute trace de la fente par laquelle sont passés les photon témoins ?

    Si l'on fait l'hypothèse que, grâce à l'effacement de toute information de type which way sur les photons témoins, on doit voir se reconstruire une figure d'interférence dans le plan focal de la lentille LS, on tombe sur un conflit avec le principe de causalité. En effet, on fait ainsi apparaître une figure d'interférence des photons signaux au niveau du plan focal de la lentille LS en agissant sur les photons témoins en violation de la causalité relativiste si l'action de l'effaceur quantique sur les photons témoins est séparée par un intervalle de type espace de la fin de création de la figure d’interférence et même avec le principe de causalité tout court si l'action de l'effaceur quantique sur les photons témoins se situe dans le futur absolu de l'événement de construction de la figure d'interférence par les photons signaux dans le plan focal de la lentille LS.

    A part ce conflit avec la causalité, pourquoi est-ce que ça ne marche pas ? De toute façon, je suppose que cette expérience a déjà été réalisée et analysée ? (il suffit d'enlever les lames semi-réfléchissantes BSA et BSB). Est-il possible de prouver que la figure d'interférence dans le plan focal de la lentille LS ne peut pas se former sans recourir au principe de causalité pour le démontrer ? BC

  35. #29
    Jiav

    Re : Gomme quantique et choix retardé

    Il me semble que, pour que la causalité soit violer, il faut pouvoir transmettre des informations. Or ça ne semble pas le cas right?

    PS: je trouve qu'un petit schéma aide...
    Fichiers attachés Fichiers attachés
    L'été vient.

  36. #30
    Jiav

    Re : Gomme quantique et choix retardé

    Non décidément je ne vois pas de mystère: que le dispositif soit avec des lames BS ou sans (configuration BC), alors ce qu'on peut mesurer en D0 reste identique: A(25%), B (25%), ou AB (50%). Le truc rigolo c'est que comme il y a corrélation EPR alors les info disponibles en D0 sont corrélés aux infos disponibles dans les autres capteurs, mais pas moyen de changer la proba de réponse de D0 en changeant les dispositifs D1-4, donc pas de violation de la vitesse de causalité.
    L'été vient.

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