Comment identifier l'intrication quantique

[Dompeyre]

Bonjour,
dans les expériences d'intrication quantique, est-il possible d'identifier un par un les photons impliqués, de sorte qu'on puisse identifier lequel est le jumeau de l'autre ? Ou bien cela n'est-il possible qu'au niveau statistique ? Dans ce cas, c'est parce que les statistiques de mesure donnent un taux de correspondants entre les photons de Bob et ceux d'Alice, un taux supérieur aux inégalités de Bell qu'on en déduit que dans le flux de photons chez Bob il existe des photons intriqués avec ceux d'Alice ?
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[Pio2001]

Bonjour,
On les identifie un par un. Pour cela, on diminue l'intensité de la source jusqu'à ce que les émissions de paires intriquées ne se chevauchent plus : deux photons, puis plus rien pendant un moment, puis deux photons etc.
On sait alors que lorsque deux photons arrivent en même temps, ils appartiennent à la même paire.

[Deedee81]

Salut,

Sans la méthode indiquée par Pio2001, seule des mesures statistiques permettraient en effet de savoir s'il y a intrication (et donc impossible de dire CE photon là car une mesure statistique en implique de nombreux).
Et pire, à supposer qu'on ne dispose que d'un seul des deux photons il est même impossible de dire s'il est intriqué ou pas avec un autre photon.

D'où la nécessité (que ce soit en cryptographie, en calcul quantique....) de bien séparer les paires comme indiqué par Pio2001. A noter qu'on trouve facilement dans le commerce (spécialisé ou sur internet) des sources de photons uniques. Chercher dans google sur "source de photon unique". C'est devenu presque de la routine dans ce domaine (même si ça reste de la haute technologie, c'est pas pour bricoler dans son garage ). Il y a même une startup française (me souviens plus du nom) qui a obtenu de beaux résultats dans ce domaine et fournit des sources à semi-conducteur de très haute qualité.

[ornithology]

un bémol peut etre.
Les photons issus de paires maximalement intriquées ne donnent pas de franges d'interférences quand ils traversent des fentes de Young. on peut vérifier que sur le trajet source écran il n'y a aucune mesure de chemin. va t on dire que ca vient d'un probleme d'incohérence de la source?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

va t on dire que ca vient d'un probleme d'incohérence de la source?

On ne sait pas

Bon soyons clair pour qu'il n'y ait pas de confusion. Soit une source produisant des photons, on a un photon 1 et un photon 2.
Ces photons sont intriqués (de manière maximale) : 1 avec 1' et 2 avec 2'. Et 1' et 2' partent de leur cote.
Puis 1 et 2 sont utilisés pour une interférence de type Young : et là, pas d'interférence comme tu le notes.

Mais si tu ignores ce qui s'est passé, il est impossible de dire si l'absence d'interférence résulte :
- d'une incohérence entre les photons 1 et 2
- ou si ces photons ont été été intriqués avec d'autres photons
(le résultat des mesures est le même)
(par contre si tu fais des mesures sur 1' et 2' il y a moyen par comparaison de voir que cela résultait d'une intrication, c'est bien expliqué dans wikipedia dans l'expérience du choix retardé)

Anecdote amusante : dans le livre de Feynman, il utilise l'expérience de Young au début pour décrire les effets quantiques et pour déterminer si on doit considérer les (et faire la somme des) amplitudes (interférences) ou les probabilités (pas d'interférence).
La réponse est : si on sait par où passe le photon alors c'est les proba sinon les amplitudes. Et ceci même si on ignore volontairement l'information qui a pu être obtenue.

En le lisant à l'époque j'avais pensé : et si on divise les deux photons en deux, ces deux photons pourraient permettre de savoir a posteriori par où sont passés les photons de l'expérience mais on pourrait aussi les recombiner et effacer toute trace de l'information avant même toute mesure (donc pas de mesure de ces deux photons) et ce bien après l'expérience d'interférence. Sans le savoir j'avais imaginé l'expérience du choix retardé Et je ne pensais pas "intrication" car je ne connaissais pas encore ce terme. J'étais perplexe à l'époque. Mais le fait est que peu importe qu'on recombine ou pas ces deux photons, ils permettraient si on le souhaitait d'obtenir l'information et cela empêche toute interférence (ce que quelques calculs avec les états intriqués confirme). Donc Feynman avait raison : "si on peut même juste en principe avoir l'info, on doit utiliser les probas et non les amplitudes". C'est juste que dans son cours il n'a pas abordé ces complications tordues.

[ornithology]

supponsons que l'espace soit séparé en deux par un plan et que ce plan soit troué en un endroit ou se trouve la source de photons maximalement intriqués. Les photons en sortent a un rythme élévé. Comment Thomas Young ou tout autre physicien de 1900 aurait il expliqué l'absence de franges (a sa charge de prouver ses dires) ?

[ornithology]

je n'aime pas l'explication par "si on le souhaitait" car elle est contraire aux principes de la MQ
pas d'expérience , pas de conclusion.

[Deedee81]

je n'aime pas l'explication par "si on le souhaitait" car elle est contraire aux principes de la MQ
pas d'expérience , pas de conclusion.

Ce n'est pas de la contrafactualité. C'est juste une situation qui permet de faire une mesure.... mais rien n'oblige à le faire, ni plus, ni moins.
(la contrafactualité serait de dire "si je faisais la mesure j'aurais ça et j'en tiens compte" mais ce n'est pas le cas ici, on ne fait pas d'hypothèse sur le résultat, juste qu'on est en mesure de le faire, c'est tout)
Et ce n'est pas contraire aux principes de la MQ.

EDIT j'admet que la différence est un peu subtile Bienvenue dans le monde difficile de la MQ

[ornithology]

je préfere l'explication de l'absence de franges par la présence de systemes de franges décalés qui se superposent.
et ca un physicien de 1900 ne serait pas dépaysé.

[Deedee81]

je préfere l'explication de l'absence de franges par la présence de systemes de franges décalés qui se superposent.
et ca un physicien de 1900 ne serait pas dépaysé.

C'est clair ! Et dans le cas de l'expérience de choix retardé c'est ce qu'on a (les images dans wikipedia sont parlantes)

On peut aussi aimer l'explication par les états, en prenant un truc plus simple que Young, un système à deux états par exemple. Les calculs étant assez simple. Par contre c'est plus abstrait.
(de toute façon pour expliquer le décalage ou plutôt la corrélation entre les impacts sur l'écran et l'état des particules intriquées mesurées à part, il faut aussi faire le calcul)
(et attention, la source peut être cohérente, c'est l'intrication qui met le boxon, c'est un aspect assez intriquant )

[ornithology]

A propos de nuance subtile, il est d'usage dans le milieu de la restauration de dire d'un aliment avec tres peu de gout
qu'il offre un gout subtil. Quel client, apres ca, va dire qu'il n'a pas le palais assez fin pour l'apprécier?

[Deedee81]

A propos de nuance subtile, il est d'usage dans le milieu de la restauration de dire d'un aliment avec tres peu de gout
qu'il offre un gout subtil. Quel client, apres ca, va dire qu'il n'a pas le palais assez fin pour l'apprécier?

C'est la fable du costume invisible ça

(bon ici je n'employais pas subtil dans ce sens mais dans le fait que la différence entre la "mesure contrafactuelle" et la "possibilité de mesure" n'est pas très grande)

[Dompeyre]

Bonjour à Pio2001 et merci pour cette réponse. Mais je ne suis pas sûr d'avoir tout compris: on peut reconnaître en les isolant par la baisse de l'intensité chaque paire de photons. Mais une fois ces photons séparés et envoyés dans deux lieux différents (Alice et Bob) comment Bob sait-il que le photon qu'il reçoit est le jumeau d'Alice ? Par le cadencement parce que Alice et Bob ont synchronisé leur horloges ?

[Deedee81]

Salut,

Bonjour à Pio2001 et merci pour cette réponse. Mais je ne suis pas sûr d'avoir tout compris: on peut reconnaître en les isolant par la baisse de l'intensité chaque paire de photons. Mais une fois ces photons séparés et envoyés dans deux lieux différents (Alice et Bob) comment Bob sait-il que le photon qu'il reçoit est le jumeau d'Alice ? Par le cadencement parce que Alice et Bob ont synchronisé leur horloges ?

Si tu envoies une paire de photons disons à chaque seconde, il n'est pas difficile de tout synchroniser et évidemment Bob et Alice sont informés. Notons que de toute façon il faut une analyse a postériori (calcul des corrélations par exemple), tout est synchronisé et examiné de manière centralisée (Bob s'en fout de savoir que Alice a reçu tel ou tel photon, lui il n'a qu'un photon et QUE ça). Faut de bonnes horloges, mesurer les distances et tout et tout, mais ce n'est pas bien difficile. Ce n'est pas comme si on envoyait un milliard de photons par seconde.
(en crypto, le "centralisé" c'est Bob, le reste des informations étant véhiculé par canal classique, mais c'est le même principe : Bob fait sa mesure tout seul dans son coin, puis le calcul a postériori est fait en récoltant les infos et là faut une synchro et tout et tout)

EDIT il y a aussi en crypto des méthodes avec paquets de photons, c'est alors plus facile pour la synchro, des synchro par signaux sont même possibles, mais je connais mal ces méthodes

[Pio2001]

Sinon, il y a la méthode à l'ancienne, très simple : le compteur de coïncidences.

Le détecteur d'Alice et le détecteur de Bob sont reliés à un appareil qui déclenche en sortie un signal seulement s'il reçoit deux signaux en même temps sur ses deux entrées (les fenêtres de temps sont paramétrable : déclenchement si les deux entrées arrivent en même temps à 1 milliseconde près, à 10 millisecondes près etc).
Ce détecteur de coïncidences est relié à un compteur qui enregistre le nombre de coïncidences.

[Deedee81]

Sinon, il y a la méthode à l'ancienne, très simple : le compteur de coïncidences.

Oui en effet, c'est beaucoup plus simple que de synchroniser des horloges (atomiques pour le coup) ! Et j'aurais dû y penser car je l'avais lu dans le descriptif de certaines expériences (celle d'Aspect il me semble, en particulier, mais aussi des plus récentes).

Merci,