Bonjour,
J'ai une question concernant la décohérence.
Dans un ordinateur quantique, la température est refroidie à l'extrême pour éviter le phénomène de décohérence.
Or les photons que l'on perçoit dans la vie de tous les jours (en provenance d'une lampe, du soleil) sont issus d'une source chaude.
Dans ce cas pourquoi gardent-ils leur nature ondulatoire ?
Olivier
Bonjour
ce n'est pas la température qui est "responsable" de la décohérence d'un système
quantique, mais l'interaction avec un grand ensemble d'autres particules. On
décrivait cela autrefois par le "paradoxe" de la "mesure" ou, pire, par l'intervention
du technicien qui faisait la mesure
La froid est là, essentiellement, pour limiter les causes de bruit "thermique"...
Les particules n'ont pas spécialement de température. Les photons en provenance
du Soleil ne sont plus "chauds" que ceux provenant de Pluton ( d'ailleurs , ce sont
les mêmes, du moins pour ceux du rayonnement visible)
Les photons , quels qu'ils soient, conservent leur double "aspect" , corpusculaires
quand on fait sur eux certaines expériences, ondulatoires quand on fait d'autres
expériences. C'est un aspect curieux de la mécanique quantique.
Bien sûr, attendre d"autres avis !
Bonjour,
Que signifie "refroidir la température" ?
Quel rapport avec les "photons" ?
Not only is it not right, it's not even wrong!
Je suspecte que le PP pense qu'un photon issu d'une source chaude est forcément corpusculaire... Que le phénomène de décohérence est le passage d'une onde vers un corpuscule ?
Je ne sais pas...
Bonjour,
Par "la température est refroidie" j'entend "la température est abaissée". Je ne sais pas le dire autrement. Il y a une formulation plus précise?
Je ne pense pas du tout qu'un photon issu d'une source chaude est forcément corpusculaire, car j'avais dit: "pourquoi gardent-ils leur nature ondulatoire?"
Est-il honteux de poser des question sur la mécanique quantique si on n'est pas spécialiste?
Je m'interroge simplement sur la décohérence et ce qui la provoque.
Olivier
Bonjour Nickelange,
En fait vous faites des confusions entre plusieurs concepts différents et vous essayez de créer des relations de causes à effets entre elles, alors qu'elles n'ont pas lieu d'être.
Pour clarifier les choses: Vous mentionnez 4 concepts: température, chaleur, photon et décohérence.
Premièrement, les concepts de chaleur et température sont définies de manière statistique sur un grand nombre de particules (distribution de Maxwell-Boltzman et tout ça).
En gros, la température est donnée par la moyenne à laquelle un ensemble de molécules "vibrent" (au sens mécanique du terme). Cela dépend des molécules en jeux (niveaux de vibrations disponibles) et de leurs états d'excitations.
La chaleur, quant-à-elle, est donnée par la quantité de matière (nombre de molécules), la température, ainsi qu'un coefficient dit de chaleur massique (qui traduit la manière dont les molécules considérées vibrent).
Par exemple, un radiateur peut émettre beaucoup de chaleur, mais sa température est relativement faible (difficile de se brûler avec). Par contre une cigarette possède une température élevée qui peut vous brûler au 3ème degré, mais émet peu de chaleur (essayez de chauffer une pièce avec ça).
Donc, une température ne peut pas être "froide", pas plus que "chaude". Elle peut juste être plus ou moins élevée (ou basse). Dans la vie courante, j'entends souvent souvent (minimum une fois par jour) des expressions telles que "la température est chaude aujourd'hui". Elles sont cependant scientifiquement fausses et ne devraient pas être utilisées.
J'espère que vous comprenez donc aussi que parler de température et de chaleur pour une seule particule, en l'occurrence un photon, ne fait pas sens.
Concernant la décohérence des états d'un photon: aucun lien avec la température et la chaleur (puisque ne faisant pas sens à cette échelle). En (très) gros, la décohérence est la réduction du nombre d'états dans lesquels se trouve une particule. Cela se fait par interaction avec d'autres particules. Si l'on cherche à réduire la température moyenne d'un ensemble de particules, c'est pour diminuer le nombre d'interactions avec leur environnement et ainsi limiter la décohérence. En effet, un ensemble d'atomes se déplaçant lentement voit se réduire la probabilité que deux atomes voisins se rencontrent (et donc interagissent).
Pour vous donner une idée, à 27°C et à pression ambiante, la vitesse de déplacement moyenne d'une molécule de diazote est de 500 m/s (1800 km/h). La probabilité que celle-ci rencontre une autre molécule de diazote (ou tout autre obstacle) et interagisse avec elle sur un intervalle de temps de 1 seconde (et même 1/100ème de seconde) est donc très très proche de 1.
Dernière modification par Paraboloide_Hyperbolique ; 27/09/2021 à 21h10.
Merci pour cette réponse.
En effet je ne parle évidemment pas de la température d'un unique photon, mais de sa source d'émission (j'avais précisé : lampe, soleil) où les interactions sont nombreuses et la décohérence rapide.
Je conclue d'après vos explications qu'un photon ou une particule bien qu'émise depuis une source chaude (pardon, je voulais dire à température élevée) n'a pas forcément subie de décohérence. Est-ce correct?
Olivier
Salut,
En effet. Il faut qu'il interagisse avec pleins de particules de l'environnement pour ça. Et les photons sont relativement facile à préserver de ça.Envoyé par Nickelange
(c'est dû au fait qu'ils sont sans charge électrique, sans masse et un photon n'interagit pas ou peu s'en faut avec un autre photon)
Résumons pour être bien sûr de ne pas tout mélanger :
- Température : phénomène statistique. La température traduit l'énergie moyenne des particules atomes/molécules. Pour des photons cela signifie qu'un grand nombre de photons ont des longueurs d'ondes qui en moyenne donnent un spectre thermique (rayonnement de corps noir). Une particule individuelle n'a pas de température et ce quelle que soit son origine.
- Onde ou particule : toutes les particules (photons, électrons, atomes...) ont un comportement ondulatoire lors de la propagation libre et un comportement corpusculaire lors des interactions (Bohr parlait de dualité cinématique - dynamique).
Et ce peut importe son origine (que le photon viennent d'une source glaciale ou extrêmement chaude, peu importe). Du fait de ce caractère ondulatoire ses caractéristiques sont souvent "floues" (position étalée, etc...)
- Réduction : lors d'une mesure on trouve un objet quantique dans un état bien déterminé (qui dépend évidement de ce qu'on mesure : sa position, sa vitesse, son spin....), on dit que la particule se réduit dans l'état correspondant.
- Décohérence : lorsqu'un système quantique interagit avec l’environnement (on parle là de milliards d'interactions) et si on ignore le détail de cet environnement (on mesure surtout le système en question) on montre qu'il se comporte comme si il était classique (le flou n'est plus quantique mais juste une incertitude statistique, les objets peuvent avoir des trajectoires bien déterminées, etc...). Evidemment cela concerne surtout les objets macroscopiques impossibles à isoler de l'environnement (une particule seule est plus facile à isoler.... du moins jusqu'à un certain point, surtout en calcul quantique où on ne veut pas qu'elle soit trop isolée puisqu'on doit interagir avec pour faire les calculs). La décohérence se fait dans une base d'état dite privilégiée (la base en question découle de la nature des interactions). Celle-ci est souvent la base position pour des objets macroscopiques (on trouve toujours une chaise à un endroit donné et pas à deux endroits en même temps). Pour des objets petits comme un atome c'est souvent la base énergie.
Ces quatre phénomènes sont très différent (tout en ayant des relations) et fort complexes. Il ne faut pas les confondre. Il faudrait plusieurs pages pour les décrire chacun convenablement.
Dernière modification par Deedee81 ; 28/09/2021 à 08h00.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Merci pour cette réponse qui me permet d'y voir plus clair.
Olivier
Bonjour,
J'ai encore une dernière question sur ce sujet:
Supposons deux expériences des fentes de Young en cascade.
Si on tente de savoir par quelle fente sont passées des particules lors du passage de la première plaque, normalement la figure d'interférence ne se forme pas.
Mais que se passe-t-il lorsque ces particules, avant d'atteindre l'écran, passent par une seconde plaque, sur laquelle on ne tente pas de savoir par quelle fente elle est passée.
Une figure se formerait-elle sur l'écran dans ce cas?
Olivier
Dernière modification par Nickelange ; 01/10/2021 à 20h40.
Tout dépend de la nature de la mesure visant à "tenter de savoir par quelle fente est passée la particule".
On ne peut pas discuter ces expériences de pensée concernant les fentes d'Young sans préciser quelle genre de mesure on fait. Si c'est une mesure qui modifie fortement la fonction d'onde de la particule, c'est cette fonction d'onde modifiée qui se propagera jusqu'à la deuxième plaque et si cette fonction d'onde est suffisamment étalée spatialement pour couvrir les 2 fentes, alors on verra des interférences forcément...
