Fentes de Young, interférences et connaissance du chemin suivi par les photons

[curiossss]

Bonjour,

Je voudrais discuter sur le dispositif expérimental présenté dans la vidéo de Sabine Hossenfelder :
https://www.youtube.com/watch?v=RQv5CVELG3U

Elle conteste dans cette vidéo le choix retardé, mais là n'est pas ma question :
J'ai retiré de sa vidéo cette image :
debunk.original.jpg

Le dispositif expérimental est le suivant :
1 photon est envoyé vers les 2 fentes.
De l'autre côté des fentes se trouve un cristal qui va générer pour chaque photon une paire de photons intriqués : 1 va aller vers l'écran où il va marquer un point d'impact, l'autre va aller vers les détecteurs de photons.
A la sortie des fentes on aura une paire de photons intriqués qui va suivre soit les chemins jaunes, soit les chemins bleus.
A chaque fois qu'un photon impacte l'écran on mémorise son emplacement sur l'écran et dans quel détecteur est arrivé son photon corrélé.

Dans la vidéo Sabine explique pourquoi de son point de vue la déduction que "le présent peut influer sur le passé" est fausse.
Pour ma part ce qui m'intéresse est l'affirmation "Si on peut déterminer le chemin par où sont passés les photons alors on ne peut pas obtenir de figure d'interférences à l'écran".
Sur cet exemple du moins je pense qu'elle est fausse.
Voici mon raisonnement :

On peut considérer que chaque photon est dans la superposition de deux états : E1 et E2 capables d'être séparés par une lame séparatrice, et ceci qu'il passe par le chemin jaune ou par le chemin bleu.
Comme il n'y a pas de lame séparatrice entre l'émetteur et les détecteurs D1 et D2, ils reçoivent chacun un mélange de photons d'états E1 et E2 (50% de E1 et 50% de E2.)

Par contre si on retire les détecteurs D1 et D2 et qu'on utilise les détecteurs D3 et D4, alors grâce à la lame séparatrice le détecteur D3 ne va recevoir que des photons d'état E1 via le chemin jaune ET via le chemin bleu, et le détecteur D4 ne va recevoir que des photons d'état E2 arrivés via le chemin jaune ET via le chemin bleu.
Ceci permet, puisqu'on a pris soin de mémoriser pour chaque paire de photons intriqués le lieu d'impact à l'écran pour l'un, et le détecteur d'arrivée pour l'autre, de reconstruire des franges avec soit la collection de paires ayant activé D3, soit avec la collection de paires ayant activé D4.

Dans cette expérience on peut remarquer que dans le cas où on connait les chemin par où sont passés les photons (cas D1 + D2) alors on n'a pas de franges à l'écran, et que dans le cas où on ne peut pas connaitre par quel chemin sont passés les photons (cas D3 + D4) alors on peut reconstruire les franges.

L'interprétation usuelle est la suivante : si on peut déterminer le chemin par lequel les photons sont passés alors on n'obtient jamais de franges d'interférence.
Si on ne peut pas déterminer le chemin alors oui on peut obtenir des franges d'interférence.


C'est pour tester la véracité de cette déduction que je vous propose le dispositif expérimental suivant : (voir dessin debunkbis.jpg)
Si on duplique les détecteurs D3 et D4 ainsi que la lame séparatrice, de façon à ce que la lame des détecteurs D3 et D4 ne croise que le chemin jaune, et que la lame des détecteurs D5 et D6 ne croise que le chemin bleu,
alors avec les détections du détecteur D3 on va obtenir des franges comme précédemment, idem avec le détecteur D4, idem avec le détecteur D5 et idem avec le détecteur D6.
Sauf que cette fois on connait le chemin par où sont passés les photons !

Cette expérience a été tentée plusieurs fois. Je me demande si à chaque fois ce n'est pas le même problème phénomène qui est en jeu.
Dites-moi si je me trompe quelque part.
Merci.
-----

[Deedee81]

Bonjour,

J'ai déplacé en physique car c'est de la pure physique (et tu as sans doute plus de chance d'avoir de réponses ici).

Je manque moi-même de temps pour décortiquer ton message (je suis en vacance et là seulement de passage).

A+

[curiossss]

Poursuivant la même idée j'ai regardé de près un autre dispositif expérimental, présenté dans ce lien :
http://www.bottomlayer.com/bottom/ki...scully-web.htm

Par le même raisonnement on pourrait obtenir des figures d'interférences en dupliquant l'ensemble (BS + D1 + D2) en (BSa + D1a + D2a) + (BSb + D1b + D2b).
Dans le dispositif original proposé dans le lien il n'y a aucune raison d'enregistrer en D1 et D2 des photons provenant de deux sources différentes (A et B) et à des moments différents...

Le mélange de ces deux sources va provoquer la superposition de 2 figures d'interférences décalées l'une par rapport à l'autre et le résultat sera une tache indistincte sans interférences. En séparant les chemins ont obtiendra bien les figures d'interférences, et cerise sur le gâteau on sait par où sont passés les photons.

[gts2]

Dans le dispositif original proposé dans le lien il n'y a aucune raison d'enregistrer en D1 et D2 des photons provenant de deux sources différentes (A et B) et à des moments différents.

Et ce n'est d'ailleurs même pas testé.

[A voir en vidéo sur Futura]

[curiossss]

Et ce n'est d'ailleurs même pas testé.

Oui le dessin est trompeur, en regardant le schéma on dirait que dans D1 on n'a que les photons provenant de B, et dans D2 les photons provenant de A. Mais du coup à quoi servirait BS s'il n'y a pas 2 chemins en sortie (car BS sert à séparer les états intriqués des photons) ? Les angles du dessin sont trompeurs, BS sert à séparer deux les états et à envoyer l'un vers D1 et l'autre vers D2.

On a bien dans D1 les photons provenant à la fois de A et B, et pareillement dans D2, ce qui empêche de visualiser les interférences. En dupliquant ce dispositif on pourrait voir les interférences et connaitre le chemin.

[gts2]

On a bien dans D1 les photons provenant à la fois de A et B, et pareillement dans D2, ce qui empêche de visualiser les interférences.

Qu'entendez-vous par là ?
Si le photon est détecté en D1 ou D2, on peut construire par corrélation une figure d'interférence en D0, ce qui n'est pas le cas s'il est détecté en D3.

[curiossss]

Désolé, j'ai répondu trop vite et mélangé les pinceaux !

Je reprends :
On obtient des interférences dans D1 et D2 mais on ne connait par le chemin suivi.
On entend souvent dire que ceci est une condition obligatoire, car lorsqu'on connait le chemin suivi on ne peut pas obtenir d'interférences.
Ma suggestion : on duplique (BS + D1 + D2) en (BSa + D1a + D2a) + (BSb + D1b + D2b) et alors on pourrait obtenir les interférences tout en connaissant le chemin.

Pourquoi n'obtiendrait-on pas d'interférences avec cette duplication ? Pourquoi serait-il nécessaire de passer par le même BS pour obtenir les interférences ? Les photons n'y passent que un par un, et pour interférer avec eux-mêmes il faudrait qu'ils passent à la fois par BSA et BSB ce qui n'est pas le cas. On peut supposer qu'en dupliquant ce dispositif on pourrait avoir les interférences tout en connaissant le chemin suivi par chaque photon.

Il faudrait bien entendu faire l'expérience avant de conclure. On n'est plus à une surprise près...

[curiossss]

Pour info voici à quoi ressemblent des lames séparatrices dissymétriques :
J'ai trouvé cette image dans le lien suivant :
https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1509/1509.00393.pdf
Il y en a aussi des symétriques.

Dommage, dans la description de l'expérience il n'y a pas plus d'explications sur les lames séparatrices utilisées.

[gts2]

C'est un composant classique d'optique : wikipedia

[pepinc]

Bonsoir,
caveat : je ne suis aucunement expert, prendre ma contribution avec précaution.
Je pars de l'hypothèse que le montage proposé ne fonctionne pas (sinon cela se saurait) et qu'il y a vraisemblablement une erreur dans le raisonnement.
J'avais posé une question sur ce montage et d'après les réponses apportées, notamment par Pio (https://forums.futura-sciences.com/p...ml#post6894314), je comprends que :
- le passage d'un coté ou l'autre de la lame ne peut pas être considéré comme un état du photon
- il résulte de l'interférence du photon au niveau de la lame qui "mesure" une différence de marche entre les deux chemins
Dans le montage proposé, il n'y a pas d'interférence entre les deux chemins au niveau de la lame BS, on obtient juste une duplication des détecteurs de type D1 et D2 qui ne permettent donc pas de séparer les figures d'interférences.
En cette période estivale, il faudra attendre le retour de plus calé pour avoir la bonne réponse

[curiossss]

En réalité je pense aussi "que ça se saurait".
Mais je ne vois pas, avec les raisonnements habituels, pourquoi ça ne fonctionnerait pas. On a toutes les informations qu'on avait avant réparties entre 4 détecteurs au lieu de 2. Les photons envoyés un par un passent soit via le chemin bleu, soit via le chemin jaune et à des moments différents donc ils ne peuvent interférer sur la lame séparatrice.

Après... oui je vois une autre explication que je ne veux pas exposer ici car ce n'est pas l'endroit, et c'est d'ailleurs pourquoi j'aimerais qu'on invalide mon montage

[curiossss]

Les spécialistes sont encore en vacances

Pour revenir à l'expérience exposée par Sabine Hossenfelder ce qui me gène c'est ce cristal placé à la sortie des 2 fentes "qui pour chaque photon génère 2 photons intriqués'.
La question que je me pose est la suivante : il y a-t-il effondrement de la fonction d'onde du photon initial qui passe par les fentes, lorsqu'il passe par le cristal qui génère les 2 photons intriqués ?

[Deedee81]

Salut,

Je suis toujours en vacance Mais je passe par là et je répond juste à ça :

La question que je me pose est la suivante : il y a-t-il effondrement de la fonction d'onde du photon initial qui passe par les fentes, lorsqu'il passe par le cristal qui génère les 2 photons intriqués ?

Non, il n'y a pas réduction/effondrement à ce moment là.

[coussin]

Non, il n'y a pas réduction/effondrement à ce moment là.

Moi, j'aurais dit oui... Du moins, le photon pompe est absorbé et disparaît dans le processus de génération de la paire intriquée.
Il faut donc préciser de quel photon on parle...

[Deedee81]

Moi, j'aurais dit oui... Du moins, le photon pompe est absorbé et disparaît dans le processus de génération de la paire intriquée.
Il faut donc préciser de quel photon on parle...

Ca ne suffit (l'absorption du photon) pas pour parler de réduction. Plus mardi si j'ai le temps (je suis en vacance, je rentre mardi )

Prend les collisions de particules. Dans un processus de collisions tu peux avoir pas mal de création/destruction de particvules (typiquement décrit par un diagramme de Feynman).
Il n'empêche que la réduction n'a lieu que lorsque les particules finales sont détectées/mesurées.

[coussin]

Hmm
Je ne suis pas convaincu mais je ne veux pas engager la discussion pendant tes vacances
Bonnes vacances

[Pio2001]

Bonjour,
Tout le problème vient du fait que vous ne définissez pas ce que vous mesurez et sur quoi vous êtes superposés. Ou plutôt, Curiossss, tu changes de définition en cours de route.
Y a pas de mal, c'est assez compliqué quand on a deux observables complémentaires (pas clairement expliquées), et quand on a par dessus le marché deux particules intriquées.

Rappelons le principe de Heisenberg : si on connaît la position d'une particule, elle est en superposition pour l'observable "quantité de mouvement", et inversement, quand on connaît sa quantité de mouvement, elle est en superposition pour l'observable "position".

Ici, dans le premier diagramme que tu as posté, extrait de la vidéo, si on prend la particule du bas, la première observable correspond à la mesure D1 / D2, et la seconde observable correspond à la mesure D3 / D4.
Si la fonction d'onde est effondrée pour l'observable D1 / D2, elle est automatiquement superposée pour D3 / D4, et réciproquement.
C'est le principe de Heisenberg : effondrer la fonction d'onde pour l'une des deux observables remet automatiquement la particule en superposition pour l'autre observable.

Mais il y a deux particules. Qu'en est-il de celle du haut ? Dans le montage expérimental choisi, on ne mesure que l'observable D3 / D4, sauf qu'au lieu de la mesurer avec une lame séparatrice (ou plutôt recombinatrice), on la mesure avec un écran. Cela donne un spectre de valeurs possibles plus fin, alors que la lame recombinatrice ne donne qu'un résultat binaire : D3 ou D4. Mais c'est bien la même observable. Il y a corrélation entre les deux particules intriquées.
La particule du haut est toujours dans une superposition des chemins bleu et jaune, qui sont D1 et D2. On ne fait jamais cette mesure pour la particule du haut.

Enfin, il y a une subtilité cruciale qui vient de l'intrication : l'état initial est superposé à la fois pour D1 / D2 et pour D3 / D4 !
Il n'y a en effet au départ aucune information disponible sur la fente choisie, et en même temps il n'y a pas non plus d'interférences sur l'écran. Tout est indéterminé en même temps.
On peut le montrer dans le formalisme usuel pour un état EPR de spin 1/2 : l'état intriqué |+-> - |-+> est indéterminé dans toutes directions en même temps. Pour des photons, c'est plus difficile à montrer, mais c'est pareil.

A la sortie des fentes on aura une paire de photons intriqués qui va suivre soit les chemins jaunes, soit les chemins bleus.

Elle PEUT suivre les chemins jaunes (D2) ou les chemins bleus (D1), et en l'occurrence, le montage place la paire en superposition quantique D1 + D2, en haut et en bas. Donc ce n'est pas soit l'un soit l'autre. C'est les deux en superposition.
On peut être facilement induit en erreur par la présentation de Sabine Hossenfelder, à 5:30, quand elle dit qu'on a l'information sur la fente traversée et qu'il n'y a pas d'interférences. A ce stade, non, on n'a pas cette information. Ce qui n'empêche pas de ne pas avoir d'interférences.

On peut considérer que chaque photon est dans la superposition de deux états : E1 et E2 capables d'être séparés par une lame séparatrice, et ceci qu'il passe par le chemin jaune ou par le chemin bleu.

Ce point de départ est faux : même si tu ne l'expliques pas, je pense que pour toi, E1 et E2 correspondent à D3 et D4, les deux résultats possibles donnés par la lame. Or, pour cela, il FAUT être en superposition D1 + D2. Ce n'est donc pas valable pour le chemin jaune D2, et pas non plus pour le chemin bleu D1. Ce n'est valable que lorsqu'il y a superposition jaune + bleu.

Comme il n'y a pas de lame séparatrice entre l'émetteur et les détecteurs D1 et D2, ils reçoivent chacun un mélange de photons d'états E1 et E2 (50% de E1 et 50% de E2.)

Correct : D1 correspond à une superposition de D3 et D4 à parts égales, et D2 pareil.

Par contre si on retire les détecteurs D1 et D2 et qu'on utilise les détecteurs D3 et D4, alors grâce à la lame séparatrice le détecteur D3 ne va recevoir que des photons d'état E1 via le chemin jaune ET via le chemin bleu, et le détecteur D4 ne va recevoir que des photons d'état E2 arrivés via le chemin jaune ET via le chemin bleu.
Ceci permet, puisqu'on a pris soin de mémoriser pour chaque paire de photons intriqués le lieu d'impact à l'écran pour l'un, et le détecteur d'arrivée pour l'autre, de reconstruire des franges avec soit la collection de paires ayant activé D3, soit avec la collection de paires ayant activé D4.

Tout juste.

Dans cette expérience on peut remarquer que dans le cas où on connait les chemin par où sont passés les photons (cas D1 + D2) alors on n'a pas de franges à l'écran, et que dans le cas où on ne peut pas connaitre par quel chemin sont passés les photons (cas D3 + D4) alors on peut reconstruire les franges.

Cas D1+D2, pas D3+D4 !

L'interprétation usuelle est la suivante : si on peut déterminer le chemin par lequel les photons sont passés alors on n'obtient jamais de franges d'interférence.
Si on ne peut pas déterminer le chemin alors oui on peut obtenir des franges d'interférence.

Interprétation correcte, valable pour ce montage particulier, avec la source placée très précisément, les fentes d'une taille exacte, alignées d'une certaine façon etc.
Il ne s'agit pas de n'importe quelles franges et de n'importe quels chemins. Il faut construire un montage mesurant précisément les interférences de l'observable D3 / D4, complémentaire et incompatible avec l'observable D1 / D2 selon le principe de Heisenberg.

C'est ce que nous rappelle Sabine à 3:20 quand elle mentionne l'existence d'autres franges (interference pattern) pour une seule fente. Mais ce ne sont pas les mêmes, et ce montage n'a pas des fentes de la bonne largeur pour les mesurer.

En résumé, on est d'accord pour parler des "chemins" et des "franges" dans cette expérience, mais en toute généralité, un "chemin" et des "franges" peuvent apparaître dans plein d'expériences différentes, et pas toujours pour des observables complémentaires.

Donc je suis d'accord avec ta phrase tant qu'on parle de l'expérience en cours.

C'est pour tester la véracité de cette déduction que je vous propose le dispositif expérimental suivant : (voir dessin Pièce jointe 463970)
Si on duplique les détecteurs D3 et D4 ainsi que la lame séparatrice, de façon à ce que la lame des détecteurs D3 et D4 ne croise que le chemin jaune, et que la lame des détecteurs D5 et D6 ne croise que le chemin bleu,
alors avec les détections du détecteur D3 on va obtenir des franges comme précédemment, idem avec le détecteur D4, idem avec le détecteur D5 et idem avec le détecteur D6.
Sauf que cette fois on connait le chemin par où sont passés les photons !

Cela ne fonctionnera pas, car l'état quantique arrivant sur la lame n'est pas D1 + D2, mais D1 d'une part, et D2 d'autre part.

Interprétation : en coupant l'accès bleu à la lame séparatrice jaune, tu fais une mesure implicite sur l'état initial D1 + D2 et tu projettes cet état sur la valeur D2.
A ce stade, tu as modifié l'état initial par une mesure. Placer une lame sur le chemin jaune et une autre sur le chemin bleu est équivalent à boucher une des fentes vis-à-vis des détecteurs en aval.
Ensuite, tu fais une mesure de l'observable D3 / D4. Sauf que, sans connaître la longueur d'onde du photon, la largeur des fentes, la longueur des chemins, l'épaisseur de la lame etc, on ne peut pas prévoir la répartition qu'il va y avoir entre D3 et D4.
En effet, le montage avec la lame n'a pas du tout été ajusté pour mesurer des interférences sur un état D2 pur. On a affaire à un autre système de franges, pas prévu dans l'expérience.
L'expérience ne marche que lorsqu'il y a superposition D1 + D2.

C'est là qu'est l'erreur dans ton raisonnement.

[Pio2001]

Suite à un message de Curiossss, je m'aperçois que mon message est incompréhensible.

En effet, j'utilise les lettres D1, D2, D3, D4 pour désigner des états quantiques.

J'appelle D1 l'état quantique qui, si on place le détecteur D1 sur le chemin, l'allume avec certitude.
Curiossss, si j'ai bien compris, utilise les lettres D1, D2, D3 et D4 pour désigner le montage expérimental choisi.

Un passage est confus :

Dans cette expérience on peut remarquer que dans le cas où on connait les chemin par où sont passés les photons (cas D1 + D2) alors on n'a pas de franges à l'écran, et que dans le cas où on ne peut pas connaitre par quel chemin sont passés les photons (cas D3 + D4) alors on peut reconstruire les franges.

Cas D1+D2, pas D3+D4 !

Je reprends. Tout d'abord "le cas où on connait les chemin par où sont passés les photons (cas D1 + D2)",

Pour moi, dans (D1+D2), les lettres D1 et D2 désignent deux états du photon, et le signe + désigne la somme quantique. Un photon dans l'état quantique D1 + D2 est donc un photon pour lequel on ne connaît pas le chemin.
Si j'ai bien compris, pour toi Curiossss, cela désigne la liste des détecteurs placés sur le chemin du photon. Donc le cas où, à la fin de la mesure, on connaît le chemin, puisqu'il est indiqué par un des deux détecteurs.

Phrase suivante : "le cas où on ne peut pas connaitre par quel chemin sont passés les photons (cas D3 + D4)".
Là j'ai écrit "Cas D1+D2, pas D3+D4 !"

Du point de vue des états quantiques, c'est une erreur de ma part. En fait, l'état initial est à la fois D1+D2 et D3+D4. On est indéterminés pour les deux observables.
Et toi tu voulais juste dire "si on enlève les détecteurs D1 et D2 et qu'on place les détecteurs D3 et D4".

[curiossss]

Oui désolé, j'aurais pu être plus précis et écrire "Cas des détecteurs D1 et D2" au lieu d'écrire "cas D1 + D2".

De plus lors du message initial je n'ai pas su mettre les images en clair au lieu de simples liens. Ça n'aide pas...

Mais du coup je ne sais plus quoi penser.
Tu as évoqué le fait que pour chaque expérience il faut ajuster soigneusement les fentes, les distances, les lames, les détecteurs pour qu'on puisse voir apparaitre les interférences. Alors dans le montage que j'ai proposé (avec duplication de la lame séparatrice et des détecteurs D3 et D4) tu penses qu'il serait impossible d'ajuster tout ça de façon à obtenir des interférences ? On ne pourrait pas garder exactement le même ajustage pour les nouveaux détecteurs que ceux effectuées pour D3 et D4 ?
Les nouveaux détecteurs sont plus éloignés il est vrai, et vouloir les placer à côté impliquerait que les chemins jaune et bleu ne soient plus parallèles, cela devrait poser problème... mais dans mon montage une distance plus grande pour un des deux chemins poserait vraiment problème ? Il suffirait de décaler les nouveaux détecteurs d'exactement n fois la longueur d'onde du photon non ?

Tout ça juste pour savoir s'il est possible d'obtenir des interférences tout en sachant par quel chemin est passé chaque photon unique (c.a.d. on attend qu'un photon ait atteint l'écran avant d'envoyer le suivant).

Dans l'absolu je trouve étrange l'affirmation qu'on ne puisse pas connaitre le chemin des photons chaque fois qu'on obtient des interférences. Je me demande si cette affirmation est simplement la conséquence des montages qui ont été effectués ou s'il y a une raison profonde, et si oui laquelle ?

[Pio2001]

Tu as évoqué le fait que pour chaque expérience il faut ajuster soigneusement les fentes, les distances, les lames, les détecteurs pour qu'on puisse voir apparaitre les interférences. Alors dans le montage que j'ai proposé (avec duplication de la lame séparatrice et des détecteurs D3 et D4) tu penses qu'il serait impossible d'ajuster tout ça de façon à obtenir des interférences ?

Oui et non.
Ce n'est pas une question d'ajustement. Toute expérience peut être faite en ajustant correctement le montage.

Ce que je voulais dire c'est qu'il n'y a pas de loi qui dit superposition = interférences = franges.

D'abord, la superposition c'est un concept relatif. Tu ne peux pas prendre un photon et dire "il est superposé" ou "il n'est pas superposé". Il faut dire sur quoi et par rapport à quelle mesure il est superposé.
Un photon peut être superposé en polarisation, mais pas superposé en énergie, tout en étant partiellement superposé en trajectoire.
Par exemple dans une expérience à quadruple fente A, B, C et D, on bouche C et D et on laisse A et B ouvertes. Si le photon passe, alors sa position a été partiellement projetée. Il n'est plus dans la superposition A+B+C+D mais dans la superposition A+B.

On ne pourrait pas garder exactement le même ajustage pour les nouveaux détecteurs que ceux effectuées pour D3 et D4 ?
Les nouveaux détecteurs sont plus éloignés il est vrai, et vouloir les placer à côté impliquerait que les chemins jaune et bleu ne soient plus parallèles, cela devrait poser problème... mais dans mon montage une distance plus grande pour un des deux chemins poserait vraiment problème ? Il suffirait de décaler les nouveaux détecteurs d'exactement n fois la longueur d'onde du photon non ?

Aucun problème !
Il y a une lentille (non représentée) pour focaliser les photons sur les détecteurs. Il suffit de régler la mise au point pour la bonne distance.
La direction n'a pas d'importance. Un simple miroir permet de dévier les photons. D'ailleurs il y en a déjà plusieurs dans l'expérience, vu que les photons intriqués sortent en réalité du cristal presque dans la même direction.

Dans l'absolu je trouve étrange l'affirmation qu'on ne puisse pas connaitre le chemin des photons chaque fois qu'on obtient des interférences. Je me demande si cette affirmation est simplement la conséquence des montages qui ont été effectués ou s'il y a une raison profonde, et si oui laquelle ?

Le problème est à la fois profond et tout simple : toutes les interférences dont on a parlé sont des interférences sur la double fente. Comme dans l'expérience d'Young. Les franges résultent de l'interférences entre les deux fentes. Si tu bouches une fente, il n'y a plus d'interférence. Ce n'est pas un problème quantique. C'est un simple problème de robinet.

Les franges représentent l'interférence entre le chemin jaune et le chemin bleu. Leur mélange provoque des franges.
Or, dans ton montage tu fais interférer deux versions du chemin bleu, et deux versions du chemin jaune. Tu obtiendras peut-être des franges à toi, mais ce ne sont pas du tout celles mesurées dans l'expérience originale, qui sont les franges d'interférence entre le chemin jaune et le chemin bleu.

Ceci étant compris, la phrase "on ne peux pas connaitre le chemin des photons chaque fois qu'on obtient des interférences" prend un sens évident : il est clair que si on a des interférences entre le chemin jaune et le chemin bleu, c'est forcément qu'on a emprunté les deux chemins.

[curiossss]

Ceci étant compris, la phrase "on ne peux pas connaitre le chemin des photons chaque fois qu'on obtient des interférences" prend un sens évident : il est clair que si on a des interférences entre le chemin jaune et le chemin bleu, c'est forcément qu'on a emprunté les deux chemins.

Avec un petit problème quand même : si elle a emprunté les deux chemins jaune et bleu elle devrait impacter 2 détecteurs. Sauf si on se dit que la première des "mi-particules" qui interfère avec un détecteur provoque l'effondrement de la fonction d'onde. Mais dans ce cas en mettant les détecteurs dupliqués beaucoup plus loin on devrait voir que seulement le détecteur le plus près est impacté...

Et puis il reste une toute dernière possibilité :
La théorie de De Broglie-Bohm par exemple envisage une (des) onde(s) pilote. Elle pourrait emprunter les deux chemins, et le photon lui même un seul...
Je me demandais si ce n'était pas là une façon de le tester...

[Pio2001]

Avec un petit problème quand même : si elle a emprunté les deux chemins jaune et bleu elle devrait impacter 2 détecteurs.

Tu veux dire les deux détecteurs D3 et D4 du montage original ?

[curiossss]

Non, un détecteur sur le chemin bleu et un détecteur sur le chemin jaune...

[Pio2001]

Avec un petit problème quand même : si elle a emprunté les deux chemins jaune et bleu elle devrait impacter 2 détecteurs. Sauf si on se dit que la première des "mi-particules" qui interfère avec un détecteur provoque l'effondrement de la fonction d'onde.

C'est obligé. C'est un postulat de la mécanique quantique. L'arrivée d'une particule dans un détecteur provoque par définition l'effondrement de la fonction d'onde (ou un effondrement équivalent de l'observateur dans les interprétations sans effondrement).

Mais dans ce cas en mettant les détecteurs dupliqués beaucoup plus loin on devrait voir que seulement le détecteur le plus près est impacté...

Pour un détecteur, ne pas recevoir de photon est aussi une mesure valide. Elle effondre la fonction d'onde vers l'autre chemin.

Et puis il reste une toute dernière possibilité :
La théorie de De Broglie-Bohm par exemple envisage une (des) onde(s) pilote. Elle pourrait emprunter les deux chemins, et le photon lui même un seul...
Je me demandais si ce n'était pas là une façon de le tester...

Dans la théorie de De Broglie-Bohm, le photon se téléporte instantanément du chemin jaune vers le bleu si jamais la mesure donne "bleu" alors que le photon est sur le chemin jaune.
C'est d'ailleurs son gros problème. Surtout depuis que les expériences d'Aspect ont montré que si cette téléportation existait, elle dépassait largement la vitesse de la lumière.

[curiossss]

C'est obligé. C'est un postulat de la mécanique quantique. L'arrivée d'une particule dans un détecteur provoque par définition l'effondrement de la fonction d'onde (ou un effondrement équivalent de l'observateur dans les interprétations sans effondrement).

On est d'accord. C'était juste pour relever que si le photon emprunte les deux chemins à la fois il va obligatoirement toucher le détecteur le plus proche (et provoquer l'effondrement de la fonction d'onde et donc jamais toucher le détecteur le plus lointain) non ? A moins qu'il décide d'aller tâter d'abord le détecteur le plus loin pour se décider sur lequel des détecteurs il va s'échouer ? Ca me parait compliqué à justifier...

Mais encore une raison pour tenter l'expérience : en mesurant la durée entre émission des photons uniques et enregistrement sur les détecteurs on pourrait savoir si les photons tâtent toujours le terrain jusqu'aux détecteurs les plus lointains avant d'en choisir un (la durée du voyage serait alors toujours la même, que la détection ait eu lieu avec un détecteur tout près ou un détecteur lointain) ce qui serait une information intéressante à analyser.
J'aime bien les théories, mais j'aime encore plus l'expérimentation

Pour un détecteur, ne pas recevoir de photon est aussi une mesure valide. Elle effondre la fonction d'onde vers l'autre chemin.

Comment le détecteur peut-il savoir qu'il n'a pas reçu de photon et provoquer l'effondrement de la fonction d'onde alors qu'il suffirait peut-être d'attendre encore un peu ? ^^

Dans la théorie de De Broglie-Bohm, le photon se téléporte instantanément du chemin jaune vers le bleu si jamais la mesure donne "bleu" alors que le photon est sur le chemin jaune.
C'est d'ailleurs son gros problème. Surtout depuis que les expériences d'Aspect ont montré que si cette téléportation existait, elle dépassait largement la vitesse de la lumière.

Je ne comprends pas cette phrase. Pourquoi le photon devrait-il se téléporter d'un chemin à l'autre ? On n'est plus dans le cadre d'une théorie qui parle d'états superposés, ni d'un photon à cheval sur deux chemins. J'ai cru comprendre que l'onde pilote ne faisait que déterminer le chemin à suivre par le photon, et celui-ci ne suivait qu'un seul chemin...

[Pio2001]

On est d'accord. C'était juste pour relever que si le photon emprunte les deux chemins à la fois il va obligatoirement toucher le détecteur le plus proche (et provoquer l'effondrement de la fonction d'onde et donc jamais toucher le détecteur le plus lointain) non ? A moins qu'il décide d'aller tâter d'abord le détecteur le plus loin pour se décider sur lequel des détecteurs il va s'échouer ? Ca me parait compliqué à justifier...

C'est bien pourquoi aucune interprétation de la mécanique quantique ne fait consensus.
Mais les prévisions expérimentales sont simples : 50 % de chances d'arriver sur le détecteur le plus proche, et 50 % de chances d'arriver sur le détecteur le plus loin. Et c'est ce qui est constaté.

Je ne comprends pas cette phrase. Pourquoi le photon devrait-il se téléporter d'un chemin à l'autre ?

A cause de la violation de l'inégalité de Bell. Elle exclut que le photon ait choisi l'un des deux chemins lorsqu'il s'est mis en route. Si c'était le cas, l'inégalité de Bell aurait été respectée.

L'inégalité de Bell est testée dans l'expérience d'Aspect, et dans plein d'autres expériences, mais pas dans celle de la gomme quantique.

Pour moi, l'expérience d'Aspect est beaucoup plus dérangeante que celle de la gomme quantique.

[curiossss]

Je ne comprends pas cette phrase. Pourquoi le photon devrait-il se téléporter d'un chemin à l'autre ?

C'est bien pourquoi aucune interprétation de la mécanique quantique ne fait consensus.
Mais les prévisions expérimentales sont simples : 50 % de chances d'arriver sur le détecteur le plus proche, et 50 % de chances d'arriver sur le détecteur le plus loin. Et c'est ce qui est constaté.

A cause de la violation de l'inégalité de Bell. Elle exclut que le photon ait choisi l'un des deux chemins lorsqu'il s'est mis en route. Si c'était le cas, l'inégalité de Bell aurait été respectée.

Pas forcément.

Je vais passer par une image :
Imagine un défilé où passe une rivière. Il y a un éboulement et de gros rochers tombent dans le défilé : il ne reste que deux passages par où l'eau peut s'écouler. L'écoulement de l'eau va creuser le lit de la rivière en aval des éboulements et créer plusieurs petits canyons par lesquels s'écoulera toute l'eau de la rivière.
Plus bas aval il y a une grille qui retient tout ce qui flotte.
(je ne sais pas si mon dessin mental est assez clair là, il commence à être touffu ^^)
On pose un bateau en papier sur l'eau en amont des éboulements.
Le bateau ira toujours passer par une seule des ouvertures puis par un seul des petits canyons et se jeter sur la grille où il sera retenu.
Si on balance plusieurs plateaux on s'apercevra que les bateaux s'accumulent toujours en des points précis de la grille.

Vu par satellite on ne voit pas les bateaux, juste les accumulations de bateaux en certains points de la grille. L'astronaute peut raisonner en termes de probabilités, c'est son droit, elles lui servent uniquement à estimer par avance la répartition des bateaux sur la grille.
Mais l'inégalité de Bell ne lui est d'aucune aide dans cet exemple : le choix du chemin que suivra chaque bateau n'est pas une variable cachée portée par le bateau : cette variable cachée il faudrait la chercher dans le lit de la rivière !

Mon exemple n'est en aucun cas une explication : c'est juste pour indiquer que des fois les solutions ne sont pas là où on les cherche.

[Pio2001]

Mais l'inégalité de Bell ne lui est d'aucune aide dans cet exemple : le choix du chemin que suivra chaque bateau n'est pas une variable cachée portée par le bateau : cette variable cachée il faudrait la chercher dans le lit de la rivière !

Je ne sais pas si c'est un hasard, mais il se trouve que l'inégalité de Bell publiée en 1964 possédait en effet cette faille.
Mais en 1969, Clauser, Horne, Shimony et Holt ont publié une seconde inégalité, dite inégalité CHSH. Outre une différence dans les grandeurs utilisées pour l'exemple, ils en ont profité pour combler cette faille. Leur inégalité est respectée même si les variables cachées sont portées par l'environnement et pas par les particules. (Toute description à base de bateaux, ondes, particules etc, se comportant de façon déterministe, est une description à variables cachées).

Ils ont ainsi généralisé l'affirmation que la mécanique quantique est incompatible avec les variables cachées locales.
1964 : incompatibilité de la MQ avec tout modèle décrivant un système à variables cachées locales.
1969 : incompatibilité de la MQ avec tout modèle à variables cachées locales, qu'elles soient dans le système mesuré ou dans l'environnement.

Donc c'est valable aussi pour la rivière. Après, on ne peut pas pousser l'analogie plus loin. Si tu veux étudier l'inégalité de Bell "avec les mains", il faut prendre l'analogie de Nicolas Gisin avec les boîtes, les leviers et les ampoules, qu'il décrit dans le livre "L'Impensable Hasard". Tu connais ?

[curiossss]

Dis-moi, est-ce que les expériences CHSH ont comme postulat de base que la superposition quantique est un fait physique plutôt qu'une commodité mathématique ?

Souvent je vois dans la description des expériences ou des théories auxquelles ils font appel des postulats implicites qui influent sur les conclusions : Si les postulats implicites sont vrais alors les conclusions sont justes. Mais on peut aussi se dire que les conclusions invalident un des postulats implicites...


Donc mon exemple avec des bateaux par exemple je montre que des postulats implicites (il n'y a rien d'autre qui influe les points d'impacts de bateaux sur la grille que : les bateaux, les rochers et la grille) peuvent nous faire tirer de fausses conclusions.
Je crois que la plus grande prudence est encore de mise puisque tout le monde sait qu'il y a quelque chose qui ne tourne pas rond dans les théories actuelles, aussi bonnes soient-elles pour faire les calculs. Mais on ne sait pas quoi. Je parie que c'est un des postulats explicites ou implicites. Mais c'est une opinion personnelle...

PS : non je ne connais pas ce livre. Je vais voir si je peux le lire sans l'acheter (car ma bibliothèque est pleine, plus de place, et je me rends compte que finalement un livre ce n'est pas pratique : il manque la commande Rechercher ! Ça fait perdre beaucoup de temps lorsqu'il s'agit de retrouver un passage. Dommage car j'aime la texture et l'odeur des bouquins.)

[curiossss]

On peut lire dans https://fr.wiki5.ru/wiki/CHSH_inequality

L'article du CHSH énumère de nombreuses conditions préalables (ou «hypothèses raisonnables et / ou présumées») pour dériver le théorème et la formule simplifiés. Par exemple, pour que la méthode soit valide, il faut supposer que les paires détectées sont un bon échantillon de celles émises. Dans les expériences réelles, les détecteurs ne sont jamais efficaces à 100%, de sorte que seul un échantillon des paires émises est détecté. Une exigence subtile et connexe est que les variables cachées n'influencent ni ne déterminent la probabilité de détection d'une manière qui conduirait à des échantillons différents à chaque bras de l'expérience.

Je me rappelle avoir lu récemment des commentaires sur ces conditions préalables et comme si on n'y prête pas assez attention elles peuvent complètement fausser les conclusions.

L'expérience présuppose que les probabilités d'atteindre tel ou tel détecteur sont les mêmes pour chaque état. Elle présuppose aussi que la probabilité qu'un photon (ou électron) ne soit enregistré dans aucune détecteur ne dépend pas de l'état . Or on ne le sait pas !
(par exemple si on mesure des polarisations, si les polarisations verticales ont plus de chances de ne pas être détectées que les horizontales, alors on a un souci).
Je vais essayer de retrouver où j'ai lu à ce propos, je suis un mauvais porte-parole.