Mécanique quantique : intrication et décohérence

[Poussin38]

Désolé d'interférer mais il y a un truc que je ne comprends pas : quand on considère les photons de l'expérience citée par dogson je croyais qu'on prenait la fonction d'onde du système formé par les 2 photons dans leur environnement plutôt que 2 fonctions d'onde séparées dans un même environnement.

 

La situation de décohérence n'est pas la même dans les 2 descriptions, pourquoi privilégier une plutôt que l'autre ?

[ArthurDent]

Peu importe que le corpuscule existe ou pas, ce qui compte c'est que l'image que j'en ai me permet de concevoir l'entité quantique d'abord virtuelle, puis actualisée par la mesure.

Oui, bien sûr. Mais justement, l' image du corpuscule introduit des problèmes de causalité là où il n' y en a pas (la structure de la MQ est causale, il me semble qu' Aspect le précise à la fin de la conf). C'est ce que je voulais dire plus haut.

On peut librement choisir une interprétation réaliste. Il en existe une, rigoureuse : l' interprétation d' Everett. Je crois que c' est la seule qui n' ajoute aucun postulat, qui se contente d' "ontologiser" le formalisme ...

Dans un monde déterministe elle aurait du plaire à Jeff (qui est un platonicien quand il s' agit des mathématiques), mais comme le monde n' est pas déterministe, ce n' est pas le cas : Jeff est sans doute le seul platonicien qui adhère à l' interprétation de Copenhague

 

La situation de décohérence n'est pas la même dans les 2 descriptions, pourquoi privilégier une plutôt que l'autre ?

Il me semblait que l' état des deux photons n' est pas factorisable. Autrement dit, il n' est pas possible d' écrire la fonction d' onde des deux photons sous la forme de deux fonctions d' ondes, chacune ne dépendant que d' un photon.

 

On a un état genre |photon1>+|photon2> (au facteur de normalisation près) pour chaque photon, et il n' est pas possible de dégager |photon1> (resp. |photon2>) de l' état du photon 2 (resp. 1)Peut-être que j' ai mal compris ... D'où tires-tu qu'il soit possible de choisir ?

[Dodgson]

Désolé d'interférer mais il y a un truc que je ne comprends pas : quand on considère les photons de l'expérience citée par dogson je croyais qu'on prenait la fonction d'onde du système formé par les 2 photons dans leur environnement plutôt que 2 fonctions d'onde séparées dans un même environnement.

 

La situation de décohérence n'est pas la même dans les 2 descriptions, pourquoi privilégier une plutôt que l'autre ?

 

Attention ! Dans les minutes 65 à 72 de son exposé, Aspect décrit une expérience de choix retardé à un seul photon, et pas d'intrication à deux photons ! On y envoie les photons un par un sur un premier séparateur. En fait c'est un Mach-Zehnder classique, sauf que le second séparateur peut être activé ou désactivé aléatoirement. Voici un petit résumé par le CNRS :

 

Onde ou particule ? Une décision prise à la dernière nanoseconde

 

En physique quantique, le résultat observé est étroitement corrélé à la mesure effectuée. Ainsi, un photon se comporte soit comme une onde, soit comme un corpuscule, suivant le type d'expérience auquel on choisit de le soumettre (1). Mais, à quel moment exactement ce choix est-il effectué?

 

Cette question a été élucidée par une équipe du laboratoire de Photonique quantique et moléculaire (CNRS/Ecole Normale Supérieure de Cachan) conduite par Jean-François Roch et François Treussart, en collaboration avec Philippe Grangier et Alain Aspect du laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'optique (CNRS/Université Paris 11) (2). Les chercheurs ont mis en oeuvre, pour la première fois de façon très fidèle, une idée proposée dans les années 70 par John Wheeler, figure emblématique de la physique quantique.

 

Il s'agit en fait de retarder le plus possible le choix de l'expérience qui sera menée sur le photon en attendant que celui-ci soit au milieu de l'appareil de mesure, ici un interféromètre d'une longueur de 50 mètres. Une fois le photon “capturé” dans cet appareil, les chercheurs ont choisi, de manière aléatoire, la mesure qui a finalement été effectuée... mais le photon ne s'est pas laissé surprendre. Il s'est en effet manifesté comme une onde lorsqu'on a décidé d'observer un comportement ondulatoire et s'est comporté comme un corpuscule lorsqu'on a décidé d'observer un comportement corpusculaire.

 

Détaillée dans la revue Science du 16 février, cette expérience traduit un des éléments clefs de l'information quantique: le concept de “non-localité quantique”. Elle a des répercussions fondamentales afin d'établir théoriquement la sécurité des protocoles de cryptographie quantique.

 

Notes:

(1) Ce résultat a été mis en évidence en 1986 par Philippe Grangier et Alain Aspect lorsqu'ils ont réalisé la première expérience d'interférence à un photon.

(2) Ces travaux ont impliqué Vincent Jacques, E Wu, Frédéric Grosshans, François Treussart et Jean-François Roch pour le laboratoire de Photonique quantique et moléculaire ainsi que Philippe Grangier et Alain Aspect pour le laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'optique.

 

 

Source: CNRS

[Jeff Hawke]

Me serait-il impossible de concevoir le virtuel pas encore actualisé ? Pas au point de le percevoir sensoriellement, mais c'est tout comme.

On peut se représenter et concevoir comme on veut, je pense, dès l'intant où l'on garde à l'esprit que ces représentations n'ont aucune validité ontologique... Sinon, c'est comme l'a souligné Arthur, le risque des inteprétations erronées (action à distance, influence sur le passé, dualité onde corpuscule, etc...).

 

Once more, we find that nature behaves in agreement with the predictions of quantum mechanics even in surprising situations where a tension with relativity seems to appear.

 

Heureusement qu'ils écrivent "seems"... A mon avis, c'est là l'exemple du risque des représentations...On observe des interférences (ou pas). On peut en déduire un caractère de non localité temporelle à ce qui se passe, mais en aucun cas que des photons, existant en dehors de nos observations, remonteraient le temps ou des choses comme ça. Il est clair qu'à partir du moment où le temps et l'espace sont mis en cause dans la réalité "en soi", la Relativité ne s'y applique plus... Mais ça n'a pas de sens de dire ça. La Relativité est une théorie classique, qui s'applique à un monde déterministe et séparable...

 

Dans un monde déterministe elle aurait du plaire à Jeff (qui est un platonicien quand il s' agit des mathématiques), mais comme le monde n' est pas déterministe, ce n' est pas le cas : Jeff est sans doute le seul platonicien qui adhère à l' interprétation de Copenhague

Il n'y a aucune incompatibilité entre Copenhague (qui concerne l'épistémologie, sur ce qu'on est capable d'apprendre sur la réalité), et le fait de penser que les mathématiques ne sont pas un pur produit de l'esprit humain, mais existent en dehors de nous...

 

C'est même assez consistant, si on suit des gens comme Connes (je ne sais pas s'il adhére explicitement à Copenhague, mais c'est probable, car dans Triangle de pensées, il déplorait que l'approche de Schrödinger ait eu tendance à envoyer la physique sur une fausse piste - réaliste/déterministe - par opposition à la mécanique matricielle d'Heisenberg...En gros...).

 

Ou comme d'Espagnat, dont le platonicisme transparait dans ses livres (un "réel voilé" de nature essentiellement mathématique).

 

Sans parler d'Omnes (platonicien).

[Jeff Hawke]

Onde ou particule ? Une décision prise à la dernière nanoseconde (...)

 

Tu es conscient du présupposé ontologique implicite dans cette façon de présenter les choses...

[iksarfighter]

Je sors un peu du thème actuel pour une question :

Si l'on considère le monde comme en fait uniquement constitué d'information, alors celui-ci est quantique et discontinu et les valeurs de Planck prennent tout leur sens, c'est bien ça ?

[Dodgson]

Tu es conscient du présupposé ontologique implicite dans cette façon de présenter les choses...

 

Je suis conscient en tout cas que c'est un titre qui se veut accrocheur, venant "du CNRS", c'est-à-dire de quelqu'un au CNRS (pas forcément un chercheur, peut-être juste un "communicant" ayant retouché quelques notes d'un chercheur), et que je n'ai rien à voir avec ce titre.

 

Au delà du titre, ce court article de présentation avec la mention "Source : CNRS" est assez sommaire, mais c'est "destiné à un large public"; ce qu'il faut lire si on veut approfondir, c'est :

 

Vincent Jacques, E Wu, Frédéric Grosshans, François Treussart, Philippe Grangier, Alain Aspect et Jean-François Roch, «Experimental Realization of Wheeler's delayed choice gedanken experiment», Science, vol. 315, n°5814, 16 février 2007, p. 966-968

 

Personnellement, je pense que l'explication de cette manip se trouve dans le paragraphe 21.7 "The 'holistic' nature of a wave function" du livre de Roger Penrose "The Road to Reality" (pages 511 à 515).

[Jeff Hawke]

Si l'on considère le monde comme en fait uniquement constitué d'information

Quelle est la signification de cette phrase ? "Constitué d'information"...

 

Je suis conscient en tout cas que c'est un titre qui se veut accrocheur, venant "du CNRS", c'est-à-dire de quelqu'un au CNRS (pas forcément un chercheur, peut-être juste un "communicant" ayant retouché quelques notes d'un chercheur), et que je n'ai rien à voir avec ce titre.

 

OK, je m'en doute J'ai soulevé cette question car je reste surpris des réflexions de doctes personnes comme Aspect sur la "tension" sur la Relativité que montrerait l'expérience de la gomme à choix retardé. J'ai du mal à croire que les auteurs de l'article puissent tomber dans ce panneau ontologique...

 

Au delà du titre, ce court article de présentation avec la mention "Source : CNRS" est assez sommaire, mais c'est "destiné à un large public";

Mais pourquoi toujours prendre le "large public" pour des tanches ? A moins d'en être une soi-même (je parle du journaliste, auteur du titre) ?

 

Personnellement, je pense que l'explication de cette manip se trouve dans le paragraphe 21.7 "The 'holistic' nature of a wave function" du livre de Roger Penrose "The Road to Reality" (pages 511 à 515).

OK, je vais regarder ça, si je retrouve le bouquin de Penrose sur mes étagères Billy.

[Jeff Hawke]

Personnellement, je pense que l'explication de cette manip se trouve dans le paragraphe 21.7 "The 'holistic' nature of a wave function" du livre de Roger Penrose "The Road to Reality" (pages 511 à 515).

 

OK (retrouvé et lu), c'est similaire à la discussion ici, sur la gomme quantique, même pas retardée dans la première expérience...

 

Il n'y a pas de problème de causalité, rien à faire (que ce soit par la visualisation d'une onde holistique, ou du photon qui se rit de l'écoulement du temps...Onde et photon sont tout aussi de fallacieuses images l'une que l'autre...). Les deux observateurs, distants de 1,414 années-lumière ne peuvent rien savoir de ce qui advient sans entrer en contact, et ce contact ne peut avoir lieu que sous la loi d'airain d'Einstein.

[ArthurDent]

De toute façon le formalisme est construit sur la relativité restreinte, alors si on découvrait un problème de causalité théorique, ça voudrait dire que la MQ est inconsistente.

Et si on découvrait un problème de causalité observationnel, qu' elle est inconsistente ET incomplète.

Je pense que si ça arrive, on en entendra parler !

[Jeff Hawke]

Je pense que si ça arrive, on en entendra parler !

 

Cela rend d'autant plus surprenante la remarque d'Aspect dans sa conf, signalée par Dodgson, ainsi que la phrase dans le papier sur la gomme quantique délayée...("a tension with relativity...").

[iksarfighter]

Quelle est la signification de cette phrase ? "Constitué d'information"...

Ben c'est une théorie, ou un point de vue, l'Univers ne serait constitué que d'information et de rien d'autre.

[Dodgson]

OK (retrouvé et lu), c'est similaire à la discussion ici, sur la gomme quantique, même pas retardée dans la première expérience...

 

Il n'y a pas de problème de causalité, rien à faire (que ce soit par la visualisation d'une onde holistique, ou du photon qui se rit de l'écoulement du temps...Onde et photon sont tout aussi de fallacieuses images l'une que l'autre...). Les deux observateurs, distants de 1,414 années-lumière ne peuvent rien savoir de ce qui advient sans entrer en contact, et ce contact ne peut avoir lieu que sous la loi d'airain d'Einstein.

 

Merci de m'avoir signalé cette très intéressante et très claire discussion.

 

J'y ai trouvé une remarquable assertion, sous la plume d'un certain Jeff Hawke :

 

"Ce qui signifie que la façon dont un photon signal se comporte en I dépend d’un événement qui surviendra plus tard, sur Andromède"

 

Elle me semble correspondre à la phrase de Wheeler, citée dans l'article de Science qui décrit l'expérience "Experimental realization of Wheeler's delayed choice experiment" à laquelle Aspect a participé :

 

"we have a strange inversion of the normal order of time".

 

Peut-être qu'Aspect et ses collègues considèrent que cela pose un problème vis-à-vis de la relativité, que cette dernière n'admet pas la causalité rétrograde, ou "a-temporelle" (à la Jeff Hawk), ou "sournoise" (à la Arthur Dent).

[Jeff Hawke]

Peut-être qu'Aspect et ses collègues considèrent que cela pose un problème vis-à-vis de la relativité, que cette dernière n'admet pas la causalité rétrograde, ou "a-temporelle" (à la Jeff Hawk), ou "sournoise" (à la Arthur Dent).

 

La réponse est pourtant assez simple : La Relativité concerne les observations/événements classiques (c'est à dire les objets de "tous les jours", et les objets/phénomènes quantiques observés avec un appareillage expérimental classique).

 

Ce qui est supposé se passer dans la gomme quantique retardée n'est pas observé, mais supputé/calculé, avec une représentation qui n'a pas de portée ontologique.

 

Dit plus brièvement, à l'emporte-pièce, il n'y a pas de violation de causalité avec ces photons en balade spatio-temporelle, car ils n'existent pas...

[Dodgson]

La réponse est pourtant assez simple : La Relativité concerne les observations/événements classiques (c'est à dire les objets de "tous les jours", et les objets/phénomènes quantiques observés avec un appareillage expérimental classique).

 

Ce qui est supposé se passer dans la gomme quantique retardée n'est pas observé, mais supputé/calculé, avec une représentation qui n'a pas de portée ontologique.

 

Dit plus brièvement, à l'emporte-pièce, il n'y a pas de violation de causalité avec ces photons en balade spatio-temporelle, car ils n'existent pas...

 

Cependant, lors d'une expérience de gomme quantique à chois retardé, il s'agit bien d'objets/phénomènes quantiques observés avec un appareillage expérimental classique, disons (bien que ce ne soit pas tout à fait ça je crois dans l'expériences de Scully&al) de minuscules taches sur une plaque photo, produites par l'accumulation des photons signaux. Si on observe ces taches dans leur ensemble, il n'y a pas de figures d'interférences. Mais si, bien plus tard, et bien plus loin, un observateur introduit une lame séparatrice au bon endroit, quelque part sur les trajets des photons témoins, et si des compteurs à coïncidences permettent de lier cette moitié des photons témoins qui est passée par cette lame aux photons signaux correspondants, alors en coloriant en rouge (par exemple) les taches correspondantes sur la plaque photo, on voit réapparaître une figure d'interférences. On n'a pas quitté le domaine des objets classiques, en ce qui concerne les manipulations et les échanges d'information. Voir Brian Greene, "La Magie du Cosmos", chapitre "Le temps et le quantum".

[Jeff Hawke]

alors en coloriant en rouge (par exemple) les taches correspondantes sur la plaque photo, on voit réapparaître une figure d'interférences. On n'a pas quitté le domaine des objets classiques, en ce qui concerne les manipulations et les échanges d'information. Voir Brian Greene, "La Magie du Cosmos", chapitre "Le temps et le quantum".

 

C'est vrai, mais on ne peut mettre en évidence des franges d'interférence qu'après coup...On a besoin de l'information distante dans le temps et dans l'espace, pour identifier les impacts qui forment les figures d'interférences. The quantic Lord is subtle...

 

On n'inverse pas la causalité au strict niveau de nos observations, même si la représentation (à base de photons) que l'on se fait du phénoméne, dans les coulisses, laisse apparaitre cette inversion.

[Dodgson]

C'est vrai, mais on ne peut mettre en évidence des franges d'interférence qu'après coup...On a besoin de l'information distante dans le temps et dans l'espace, pour identifier les impacts qui forment les figures d'interférences. The quantic Lord is subtle...

 

On n'inverse pas la causalité au strict niveau de nos observations, même si la représentation (à base de photons) que l'on se fait du phénoméne, dans les coulisses, laisse apparaitre cette inversion.

 

Si je peux résumer, dans un état de somnolence post-prandiale :

 

C'est "à cause" des informations transmises par l'individu lointain, qui a sournoisement inséré sa lame séparatrice, que nous pouvons reconstituer des franges d'interférence dans le fouillis de taches sur la plaque photo (donc la causalité et/ou la relativité seraient respectées);

 

mais nous ne pouvons "expliquer" cela qu'en attribuant aux photons (et plus généralement à tout objet/entité quantique) un étrange rapport au temps, ou plutôt une étrange absence de rapport au temps, une ignorance de la distinction entre futur et passé.

 

J'aurais tendance à dire que tout dépend de l'idée qu'on se fait de la causalité.

[Jeff Hawke]

Ben c'est une théorie, ou un point de vue, l'Univers ne serait constitué que d'information et de rien d'autre.

 

C'est trop imprécis comme formulation...L'information, on voit à peu près ce que c'est, mais ça suppose une substance, un support...Et dire que l'univers est "constitué" de quelque chose (dont il n'y a pas, a priori, de définition autonome, indépendante...) et rien d'autre, c'est pour le moins confus.

 

mais nous ne pouvons "expliquer" cela qu'en attribuant aux photons (et plus généralement à tout objet/entité quantique) un étrange rapport au temps, ou plutôt une étrange absence de rapport au temps, une ignorance de la distinction entre futur et passé.

 

Voilà pourquoi il faut être prudent en "expliquant" avec des "objets" qui n'existent pas au sens de notre entendement usuel.

 

J'aurais tendance à dire que tout dépend de l'idée qu'on se fait de la causalité.

 

La causalité de la Relativité appartient aux concepts classiques, là où existent le temps, l'espace, la localité...

 

Au niveau atomique, on a vu qu'on est dans l'a-causal, la non localité, l'a-temporel... La Relativité n'a rien à faire là-dedans. Il lui faut des observations, des mesures, des évènements...

[iksarfighter]

C'est trop imprécis comme formulation...L'information, on voit à peu près ce que c'est, mais ça suppose une substance, un support...Et dire que l'univers est "constitué" de quelque chose (dont il n'y a pas, a priori, de définition autonome, indépendante...) et rien d'autre, c'est pour le moins confus.

Ben ça rejoint un peu ce que tu disais, il n'y a pas de photon, il n'y a "que l'information" qu'en reçoit la rétine ou un appareil de mesure.

Nous allons "traiter" de l'information et non un hypothétique "objet" que notre intuition classique nous habitue à imaginer.

Bon je repasse dans dix ans quand je serais devenu capable à force de réflexion de bien expliciter mon idée

[Jeff Hawke]

Ben ça rejoint un peu ce que tu disais, il n'y a pas de photon, il n'y a "que l'information" qu'en reçoit la rétine ou un appareil de mesure.

Nous allons "traiter" de l'information

 

Tu vois que c'est un peu confus. Tu commences par, "il n'y a rien d'autre que de l'information", puis tu ajoutes aussitôt une rétine, un appareil de mesure, et enfin...nous (qui "allons traiter"...).

[iksarfighter]

Façon dans tous les cas cela peut se réduire à de l'information qui parvient à la conscience.

Univers = conscience + information

Et c'est la conscience qui va définir des informations qu'elle reçoit un formalisme ou des outils mathématiques, en s'aidant au besoin des informations qui lui parviennent d'autres conscience (qui ne sont toujours que des sources supplémentaires d'information...)

(Gardez moi une cellule capitonnée de luxe svp, je suis sûr que vous avez de bonnes adresses !)

[Jeff Hawke]

Univers = conscience + information

 

Le problème de la pure spéculation sans assises structurées, sans définitions soigneuses de ce de quoi on parle, c'est que ça peut aboutir au fait qu'on peut écrire :

 

U(nivers) = C(onscience)+ I(nformation)

 

aussi bien que C= U+I

 

ou alors I=U+C...

 

Ce qui provoque, mathématiquement, une annulation extrêmement tenace sur ce que pouvent bien être U, C et I...

[Dodgson]

Ce qui provoque, mathématiquement, une annulation extrêmement tenace sur ce que pouvent bien être U, C et I...

 

Ou + ?

[iksarfighter]

De toutes façons, l'étant se mord la queue, et ça on n'en sortira jamais, un genre d'histoire de poule et d'œuf en pire quoi !

L'Univers crée l'être pensant et l'être pensant crée l'Univers.

[Jeff Hawke]

De toutes façons, l'étant se mord la queue, et ça on n'en sortira jamais, un genre d'histoire de poule et d'œuf en pire quoi !

 

Bah, ça c'est l'impasse inévitable, à considérer l'univers comme l'ensemble des étants...

 

Mais précisément, et c'est la MQ qui nous l'a appris "scientifiquement", cet ensemble des étants n'épuise pas toutes les déterminations possibles de l'être...

 

Il est certain que les maths, la poésie, la musique,...nous avaient déjà depuis longtemps donné cette indication, mais la percée sans précédent de la MQ, c'est d'avoir fourni une assise théorique, conceptuelle, et expérimentale à ce fait...

 

Il y a sans doute là, pour une large part, l'origine de l'épouvante einsteinienne (et du refus de beaucoup) devant les conséquences philosophiques de ce que la physique a mis à jour, et continue de débroussailler.