Bonjour, comme dit dans le titre, j'aimerais savoir si on a déjà "observé" un état superposé de la matière, une même particule en deux endroits ou plus. Pour moi la réponse est forcément non, mais des articles du genre celui-ci (https://toutestquantique.fr/superposition/) semblent dire le contraire.
Et question subsidiaire, si on ne l'a effectivement pas observé, est-ce qu'actuellement on tente de le faire en laboratoire ?
Merci d'avance.
Les états superposés sont très habituels dans les systèmes de mesure :
En résonance magnétique, l'absorption ou l'émission ont une durée mesurable pendant cette durée les états de spin sont superposés.
Les horloges atomiques à ammoniac utilisent la superposition des deux états NH3 et H3N l'atome N pouvant se trouver à deux endroits différents.
De façon générale les horloges atomiques se servent de transitions longues correspondantes à des états superposés pendant des millisecondes ou des secondes.
Sur le forum, je suis sur que des personnes trouveront des milliers d'exemples.
Comprendre c'est être capable de faire.
Salut,
Outre les exemples nombreux il faut bien dire que "état superposé" est assez arbitraire.
L'espace des états d'un système quantique est en effet vectoriel (espace de Hilbert) et il y a une infinité de bases possibles toutes aussi bonnes.
Et tous les états s'expriment comme une combinaison des vecteurs de base = superposition.
Ceci n'est guère différent des vecteurs positions et des bases définissant un repère, en physique classique.
Par conséquent, tout état est superposé ou non selon qu'on le choisit ou pas comme vecteur de base.
La bizarrerie des états superposés est dû seulement au fait qu'à l'échelle macroscopique certaines bases sont privilégiées, comme la base position. Ceci étant dû à la décohérence quantique (voir wikipedia par exemple). Alors qu'à l'échelle microscopique il n'y a pas de base privilégiée et on a des états correspondant à une superposition quantique de positions différentes.
Un exemple est donné par les électrons autour d'un atome. Leur position est indéterminée (grosso modo dans une sphère entourant le noyau, au moins pour une orbitale s). Ce qui est une superposition quantique d'états position précise. Et si on essaie de les localiser avec précision, avec disons un rayon lumineux de longueur d'onde suffisamment faible (typiquement un rayon gamma), vlan, l'électron est éjecté de l'atome.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Concernant les états intriqués observés au niveau microscopique, voir cette news :
https://www.futura-sciences.com/scie...opiques-71052/Envoyé par Futura
Salut,
Me rappelait pas30 minutes, c'est excellent.
Il y a aussi la distance, avec les photons intriqués transmis par un satellite chinois.
Quelques liens pour LeTr
https://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A...ence_quantique
https://fr.wikipedia.org/wiki/Espace_de_Hilbert
https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89tat_quantique
https://fr.wikipedia.org/wiki/Princi...tion_quantique
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Merci pour vos réponses. Mais est-ce que l'on a déjà "vu" la même particule à deux endroits différents en même temps ?
Un état superposé, c'est la somme des carrés des modules des probabilités unitaire.
Par conséquent si la probabilité d'un état devient 1, les autres sont nuls.
Comprendre c'est être capable de faire.
Salut,
Ca dépend de ce que tu entends par "voir". Si tu veux dire au sens large, la mesure avec divers instruments, alors on peut répondre oui à travers les expériences d'interférences par exemple.
Ou même avec les microscopes à effet tunnel qui permettent de visualiser les atomes d'une surface solide. Les atomes y apparaissent comme des boules aux contours un peu indistinct et "fusionnés" aux atomes voisins, alors qu'ils sont constitués d'électrons. Ce flou, c'est ces électrons ainsi situés à plusieurs endroits (ou plutôt, ce qu'on voit, c'est l'interaction entre ces électrons et la pointe du microscope).
Si tu veux dire "voir avec les yeux", non pour quatre raisons :
- Faudrait déjà de bons yeux pour voir une particule, c'est vraiment petit
- Pour la même raison de petitesse, il faudrait utiliser une lumière de longueur d'onde suffisamment courte, typiquement dans le rayonnement gamma (radioactivité). On ne peut en effet avoir une image nette avec des détails inférieur que à grosso modo une demi-longueur d'onde près. Nos yeux voient la lumière visible, pas les rayons gammas.
- La lumière a aussi un comportement corpusculaire, comme les électrons, et ces photons bousculeraient les particules comme si tu tirais avec un canon sur des quilles de bowling. Difficile de faire des mesures comme ça !!!!
- Enfin, la mesure implique la réduction de l'état du système dans la base d'état imposée par la mesure. Donc, si tu mesures la position tu trouveras toujours l'objet a un et un seul endroit !
(notons que l'effet précédent est lié à ça : position précise => impulsion énorme, c'est le principe d'indétermination de Haisenberg, => particule fortement bousculée)
Il est possible bien sûr de choisir une base correspondant à une superposition de positions. C'est théoriquement possible et cela peut se faire avec des instruments adaptés. La mesure des interférences, ce n'est jamais que ça. Donc soit on en revient aux mesures indirectes plus haut. Soit on fabrique un appareil macroscopique travaillant directement dans cette base superposée.
Mais le deuxième cas ne marche pas en pratique car les objets macroscopiques sont soumis à la décohérence (voir le lien donné plus haut) qui est la base position. On a déjà cette difficulté avec des grosses molécules (par exemple la chiralité des molécules de sucre, L et D = gauche et droite qui provoque une rotation de la lumière polarisée linéairement, on peut parfaitement imaginer un système qui utiliserait de la lumière polarisée circulairement pour trier des molécules dans un état superposé L+D et ça marcherait ! (même si je ne sais pas si quelqu'un s'est amusé à faire ça) mais il ne faut que quelques secondes pour retrouver un mélange d'états L et D "purs"). S'il ne faut que quelques secondes pour une molécules, un être humain composé de milliards de milliards de milliards de molécules c'est virtuellement instantané !!!
Travailler avec des machins microscopiques n'est jamais facile
Il faut travailler avec des mesures indirectes et pleines d'ingéniosités et d'astuces pour décortiquer leurs mystères
Dernière modification par Deedee81 ; 22/10/2018 à 07h54.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Réponse simple: non. Parce que «voir à un endroit» implique utiliser un instrument qui par nature «détruira» la superposition éventuelle selon la base position.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
On est d'accord, mais je me demandais s'il n'était pas possible de "mesurer" autrement, de manière à ne pas forcer la décohérence (ce qui implique néanmoins une limitation sur le résultat de la mesure, mais je vais l'expliquer plus loin).
Lorsqu'on parle d'une mesure, il est question de "changer" l'appareil de mesure qui est mis en relation avec l'objet d'étude.
Par exemple, au niveau macroscopique, lorsqu'on présente un thermomètre à l'objet d'étude, le thermomètre, comme pour toute mesure (que l'objet étudié le soit au niveau quantique ou pas), va modifier l'objet d'étude en même temps qu'il va être lui-même modifié.
La mesure dépend de l'équilibre entre le thermomètre et l'objet mesuré et on sait d'ailleurs que le meilleur appareil de mesure est celui qui présente le minimum d'impact sur l'objet étudié.
Le but ultime à atteindre, en ce qui concerne la précision de la mesure (ce point évidemment se discute, car peut-on considérer l'état d'un objet indépendamment d'un autre ?...), étant de mettre au point un appareil de mesure sans aucune "inertie", qui mesure sans être affecté et sans affecter l'objet d'étude.
On pourrait penser que cet appareil de mesure idéal ne peut exister, mais, il me semble que (et pour reprendre l'exemple du thermomètre pour illustrer simplement), si on présente à un objet d'une température T1 un thermomètre de température T2, ALORS QUE T1=T2, nous avons bien là un appareil de mesure idéal.
Bien sûr, il vaut mieux préalablement savoir ce que vaut T1 pour "préparer" un thermomètre de valeur T2=T1, et donc avoir préalablement mesuré l'objet étudié (qui aura été affecté...) mais une deuxième possibilité qui apparait est de produire une mesure avec T2 préparé au hasard et de déduire T1=T2 si l'appareil de mesure n'est pas affecté par son objet d'étude (et c'est ce fait qui fournit le résultat de la mesure...).
La mesure n'est pas certaine, mais parfois on obtient la "bonne valeur" (aucune réaction de l'appareil de mesure), et de ce fait et c'est là le point en rapport avec la question de la mesure de l'objet à deux ou plusieurs endroits différents (du moins pour ce qui est du principe et pour certaines grandeurs, puisque je ne suis pas sur que la probabilité de présence se prête à ce type de mesure), il soit possible de remesurer sans destruction, sachant la première mesure vérifiée.
C'est paradoxal, je l'admet, puisque pour "voir" une grandeur physique il est question ici justement de "ne pas la voir"...
La limitation étant, pour terminer, qu'il n'est pas possible, pour certaines grandeurs (dont la position, à mon avis et pour une raison plus profonde qu'il faudrait probablement discuter) de distinguer une absence de variation de l'appareil de mesure du fait de la non-présence de l'objet (sa grandeur en fait), de l'absence de variation de l'appareil de mesure du fait d'être en adéquation avec l'objet mesuré.
Ce qui, si on va plus loin, pose la question que j'exposais plus haut : Peut-on considérer l'état d'un objet indépendamment d'un autre ? Ou dit plus simplement, les valeurs propres sont-elles une réalité physique ?
Cela ne fait que repousser un cran, non? La mesure intrique l'instrument de mesure avec ce qu'il mesure. Vérifier que l'instrument de mesure a été modifié ou non pourrait revenir à mesurer (observer) s'il est ou non dans un état superposé, non?
(Par ailleurs, déterminer qu'un instrument de mesure n'a pas été modifié pourrait être rendu très difficile du fait même qu'il s'agit d'un instrument de mesure. Je pense à une lame séparatrice selon une polarisation, suivi de deux détecteurs. Que signifie «préparer l'instrument de mesure»?, et comment détermine-t-on qu'il a été modifié ou non?)
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
La décohérence ne peut pas être évitée par des mesures "sans interaction" (ou les mesures dites faibles) puisque la décohérence est due à l'interaction avec l'environnement.
Et pour un système microscopique, le problème n'est pas la décohérence mais la réduction (quelle que soit la manière dont on l'interprète) lors de la mesure et là ça ne dépend pas de la perturbation/interaction.
Y a des trucs de oufs avec ça en MQ. Mais on s'éloigne un peu du sujet.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
C'est ce point qui justement ne me parait pas très clair.
De mon point de vue, et sans affirmer quoi que ce soit (je ne suis pas un expert de la physique quantique), "mesurer" consiste à extraire de l'information d'un système, et donc les moyens particuliers mis en œuvre à cet effet (comme le fait qu'il serait nécessaire d'intriquer l'instrument de mesure avec l'objet d'étude) n'entrent pas fondamentalement en compte dans le fait de "mesurer".
Par "information" j'entends alors : Ce qui permet d'extrapoler (prédire) des évènements en dehors du cadre de la mesure.
Je ne suis pas sûr que ce soit le cas (et c'est peut-être le point ici).
Vous, vous me dites que pour effectuer une mesure, la superposition (qu'on admet se réaliser avec certitude) DOIT affecter la valeur propre de l'appareil de mesure aini que celle de l'objet d'étude.
On ne connait alors que la "somme" des états de l'appareil de mesure + objet étudié.
Mais si on pose la définition de la mesure autrement (celle qui consiste à extraire de l'information au système), le fait que l'appareil de mesure reste inchangé ne fournit-il pas une information sur l'objet étudié ?
Dans ce cas de figure, je ne vois pas, mais peut-être, et c'est l'idée présentée, toutes les grandeurs ne se prêtent-elles pas à une détermination sans interférence ?
Je ne suis certainement pas suffisamment renseigné sur la question, mais que doit-on alors penser de ces expériences ?
https://www.futura-sciences.com/scie...nd-fait-50286/
Tu n'as pas vu ma réponse ? Il me semble que ça répond à tes remarques.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Tu peux rechercher du côté des expérience de Haroche à base de cavités résonantes micro-onde ("chaton de Schrödinger") traversées par des atomes de Rydberg ("souris de Schrödinger")
https://journals.openedition.org/lettre-cdf/2382
Parcours Etranges
Après avoir lu tout ça je me dis que mon incompréhension vient en partie de la définition du verbe "voir". Peut-on dire qu'un microscope à effet tunnel permet de voir un objet ? Pas plus en tout cas que nos télescopes qui devinent l'existence d'une exo planète. Mais pas moins non plus...
Quand je parle d'observation, je parle d'observation humaine directe, pas de déduction de présence. J'ai bien compris que c'était quasi impossible du fait de la petitesse des objets notamment, mais je me place plus dans un exercice de pensée dans l'absolu.
La réponse de Deedee81 semble m'apporter une partie de réponse :
"Enfin, la mesure implique la réduction de l'état du système dans la base d'état imposée par la mesure. Donc, si tu mesures la position tu trouveras toujours l'objet a un et un seul endroit !
Il est possible bien sûr de choisir une base correspondant à une superposition de positions. C'est théoriquement possible et cela peut se faire avec des instruments adaptés."
Partant de là, la question serait:
Est-ce qu'il est possible de se placer, soi humain avec notre conscience et tout le bordel, dans une base correspondant à une superposition de positions ?
Tout ça est abstrait pour moi avec mon malheureux bac S et je me démène pour combler petit à petit mes lacunes, aussi je vous remercie tous du temps passé à m'aider. Tout ça m'empêche de dormir depuis des mois...
Je ne sais pas ce qu'on doit en penser, mais cela amène deux points dans ma pensée. 1) Est-ce à rapprocher d'une mesure EPR (on intrique deux systèmes, en fabriquant ainsi un système combiné, on mesure un des deux, et on en «déduit» quelque chose sur l'autre) ? ; 2) Peut-on parler d'un seul photon? Ou ne peut-on interpréter l'expérience comme un premier photon et un deuxième régénéré par le système?
Le point 1) est qu'on aurait réussi à dupliquer l'information à coût minimal, et on mesurerait la copie.
Je n'y connais pas assez pour trier ce qui est interprétation (ou manière de décrire les choses) et ce qui a une signification physique (au-delà du respect du modèle quantique, dont je ne doute pas.)
Dernière modification par Amanuensis ; 22/10/2018 à 19h09.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Bonjour à tous,
Oui, par exemple |ϕ > = λ|0> + µ|1> avec |λ|2 +|µ|2 = 1 et les amplitudes de probabilité λ et µ pouvant être complexe.
Que signifie donc observer une superposition d'états ? Nous observons quoi ?
Cordialement,
J'imagine que la question est rhétorique, non?
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Oui, mais la/les réponses peuvent ne pas l'être, si ?
Par exemple dans l'expérience des fentes de Young, ce que l'on observe c'est des interférences (des effets) laissées sur l'écran et que nous interprétons comme la somme d'amplitude de probabilité plutôt que la somme des probabilités des chemins possibles. Nous n'observons pas la superposition en chemin : |ϕ > = λ|chemin 1> + µ|chemin 2> avec |λ|2 +|µ|2 = 1
Cordialement,
On «observe» une règle de prédiction en observant les prédictions.
Ou encore, une fonction d'état n'est pas un objet.
(Je comprends la question titre comme «observer un objet dont l'état est modélisé par la fonction d'état comme un état superposé pour l'observable concernée».)
Dernière modification par Amanuensis ; 23/10/2018 à 07h00.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Présenté ainsi c'est clair.
Je n'avais pas compris ainsi en lissant le texte associé au titre :
OK
