Mécanique quantique : intrication et décohérence

Jeff Hawke · 15 octobre 2010

Bah le Monde n'est aussi qu'une interaction avec les 5 sens, ou des détecteurs.

C'est une façon de voir les choses, mais en plus de n'être pas tout à fait exacte, elle présente l'inconvénient, de par son imprécision et sa vague généralité, de gommer les particularités de la réalité quantique...

Le monde, tel qu'il émerge de cette réalité quantique, nous apparait selon des régles classiques. Il est local, déterministe, immergé dans un temps qui s'écoule...La Lune, comme le faisait ironiquement remarquer Einstein, est là, à sa place, même si on ne la regarde pas.

Mais ce n'est pas le cas des photons dont il est ici question. Ils n'existent et se déterminent que selon un acte de mesure. Les calculs nous permettent des prévisions statistiques sur la façon dont ils vont surgir par le biais de nos mesures. Mais rien de plus, et pour cause. Leur essence profonde (si ce terme a un sens) est hors de notre portée, non locale et atemporelle. :b:

Le fait qu'un monde classique, saisissable par nos sens, puisse émerger d'une telle étrangeté n'est pas le moindre mystère de l'affaire, mais c'est ainsi.

iksarfighter · 15 octobre 2010

Ben comme je l'ai dit ailleurs, la causalité est inversée, c'est parce que notre cerveau a évolué pendant des millions d'années en n'ayant accès par ses sens qu'au monde macroscopique que celui-ci nous semble normal, et le monde quantique par contre très étrange.

Si les souris pouvaient se trouver à plusieurs endroits à la fois ou passer par deux trous à la fois, les cerveaux des chats auraient évolué en conséquence :lol:

Jeff Hawke · 16 octobre 2010

Ben comme je l'ai dit ailleurs, la causalité est inversée, c'est parce que notre cerveau a évolué pendant des millions d'années en n'ayant accès par ses sens qu'au monde macroscopique que celui-ci nous semble normal, et le monde quantique par contre très étrange.

Mouais. Le problème avec des considérations assez générales et pour le moins imprécises, c'est qu'on est à peu prés certain de ne pas se tromper, et tout aussi sûr d'être dans l'erreur. :be:

Nous, et ipso facto, notre cerveau, sommes des "objets" (*) classiques, il n'est donc sans doute pas exact de parler d'une évolution de celui-ci qui nous permettrait de trouver "normal" notre monde. Et l'étrangeté de la réalité quantique a plus à voir avec le fait que nous y sommes étrangers, qu'avec l'étonnement qu'il nous peut susciter.

Si les souris pouvaient se trouver à plusieurs endroits à la fois ou passer par deux trous à la fois, les cerveaux des chats auraient évolué en conséquence

Cette analogie est un exemple de la difficulté à saisir la radicale étrangeté quantique. En effet, des souris pouvant se trouver à plusieurs endroits à la fois, cela relève d'une conception classique. C'est impossible, mais c'est classique. Il y a des "endroits", et des moments qui peuvent être simultanés...

Or, dans la réalité "quantique" sous-jacente à ce qui apparait lors de nos observations, il semble (et ce semble est une présomption très forte, théorisée et vérifiée par l'expérience), il n'y a pas des choses comme des "endroits", ou des notions comme "à la fois" :b: , ou successivement. L'espace, le temps, ce sont des constructions de notre perception (au sens large).

Au delà de cette perception (y compris, bien entendu, par expériences LHC ou autres), ce qui est, n'est pas local (ou séparable), ni spatialement, ni temporellement (Bernard d'Espagnat dit que cette réalité, qu'il appelle le réel voilé, n'est pas immergée dans l'espace-temps).

(*) Que nous soyons constitués en sujets par le fait que nous sommes vivants, que la conscience (et le cerveau, qui semble bien avoir un lien fort avec la conscience, pour autant que nous en sachions) intervienne dans notre constitution en sujets objectivant le monde dans lequel nous nous nous trouvons, est une autre affaire, qui déborde un peu la discussion sur le cadre conceptuel de la MQ.

ArthurDent · 16 octobre 2010

Or, dans la réalité "quantique" sous-jacente à ce qui apparait lors de nos observations, il semble (et ce semble est une présomption très forte, théorisée et vérifiée par l'expérience), il n'y a pas des choses comme des "endroits", ou des notions comme "à la fois" , ou successivement. L'espace, le temps, ce sont des constructions de notre perception (au sens large).

Au delà de cette perception (y compris, bien entendu, par expériences LHC ou autres), ce qui est, n'est pas local (ou séparable), ni spatialement, ni temporellement (Bernard d'Espagnat dit que cette réalité, qu'il appelle le réel voilé, n'est pas immergée dans l'espace-temps).

Mouais. Le problème avec des considérations assez générales et pour le moins imprécises, c'est qu'on est à peu prés certain de ne pas se tromper, et tout aussi sûr d'être dans l'erreur. :be:

En l'occurence, l' origine du :b: provient de l'utilisation dans le même paragraphe de notions issues de plusieurs représentations partielles et incompatibles entre elles de ce que tu dénommes "la réalité" (concept essentiellement général et imprécis)

Jeff Hawke · 16 octobre 2010

En l'occurence, l' origine du provient de l'utilisation dans le même paragraphe de notions issues de plusieurs représentations partielles et incompatibles entre elles de ce que tu dénommes "la réalité" (concept essentiellement général et imprécis)

Non, c'est le résultat de l'expérience d'Aspect, dont le domaine de validité n'est pas lié à des représentations auxquelles tu fais allusion.

Quant à la réalité, elle est "ce qui nous résiste" (comme le rappelle Alain Connes, dans cet article où il parle de la réalité mathématique archaïque.

Ou encore, "le réel, c'est quand on se cogne", résumé par Lacan. :cool:

C'est un degré de précision qui me convient.

iksarfighter · 16 octobre 2010

Notre raison est tout de même adaptée pour le monde qui se trouve entre le quantique et le relativiste.

Si la décohérence quantique était bien moins rapide en allant vers le macroscopique et que la vitesse de la lumière était seulement de 25Km/h, on aurait à portée de nos sens un monde assez déroutant où il suffirait notamment de piquer un sprint pour voyager dans le futur !

Jeff Hawke · 17 octobre 2010

Si la décohérence quantique était bien moins rapide en allant vers le macroscopique et que la vitesse de la lumière était seulement de 25Km/h, on aurait à portée de nos sens un monde assez déroutant où il suffirait notamment de piquer un sprint pour voyager dans le futur !

Sans doute pas, pour la valeur de c, ça ne changerait pas grand chose. Il faut commencer par bien avoir en tête que c n'est pas la vitesse de la lumière, mais une constante liant l'espace et le temps, qui a la dimension d'une vitesse, et qui constitue un indépassable en terme de déplacements et de transmission. Il se trouve que c correspond à la vitesse de la lumière dans le vide.

Si c valait 25 km/h, ça ne changerait rien de fondamental, simplement, toutes choses, dont nous, seraient plus lents à se mouvoir (et ça boufferait pas mal d'énergie).

Pour la décohérence, j'ai plus de mal. Je ne comprends pas très bien cette théorie, notamment le fait que ça agisse "très vite"...En effet, très vite, ce n'est pas instantané. Donc ça ne règle pas vraiment le paradoxe du chat, dont on peut difficilement concevoir qu'il soit vivant ET mort, même si c'est pendant très peu de temps. :b:

Cela dit, si le temps de décohérence est plus lent, ça vaut pour toute chose, y compris nous, "objets" du monde macroscopique, constamment en cours de décohérence...

Et donc, et bien nous ne nous rendrions compte de rien...Le monde perdurerait à nos yeux satisfaits, dans sa forme classique.

Poussin38 · 17 octobre 2010

en fait tu le dis pas mais tu bosses rue d'ulm... :be:

pour les temps de décohérence http://www.cnrs.fr/Cnrspresse/n34a2.html

pi ça http://www.cqed.org/spip.php?article253 là on a des temps de décohérence de qq ms

et dire que j'étais juste venu sur ce fil pour voir comment ça se passait... :rolleyes:

Dodgson · 17 octobre 2010

en fait tu le dis pas mais tu bosses rue d'ulm...

pour les temps de décohérence http://www.cnrs.fr/Cnrspresse/n34a2.html

pi ça http://www.cqed.org/spip.php?article253 là on a des temps de décohérence de qq ms

et dire que j'étais juste venu sur ce fil pour voir comment ça se passait...

Voir aussi les temps de décohérence indiqués dans le livre de Roland Omnès "Les indispensables de la mécanique quantique", Odile Jacob, 2006 (page 93)

Deux exemples (unité de temps : seconde) :

1) dans le vide intergalactique :

grosse molécule 10 puissance 12

agrégat 10 puissance 6

poussière 10 puissance - 6

2) dans l'atmosphère :

grosse molécule 10 puissance - 30

agrégat 10 puissance - 32

poussière 10 puissance - 36

Il s'agit bien sûr de valeurs théoriques.

Poussin38 · 17 octobre 2010

Merci Dod,

c'est passionnant ce truc...

pour une formule du temps caractéristique j'ai trouvé ça : http://www.lpm.u-nancy.fr/webperso/chatelain.c/GrpPhysStat/PDF/jeudi.pdf notamment diapo 21

et du quali là : http://www.oamp.fr/lam/equipes/inter/raimond.pdf

Temps de relaxation de l’environnement : $mimetex.cgi?\tau$ E

"Distance" séparant les états : d(n,m)

De sorte que : $mimetex.cgi?\tau$ D = $mimetex.cgi?\tau$ E / d(n,m)

reste à piger ce que signifient temps de relaxation de l'environnement et distance entre états :be:

temps de relaxation ça va, mais appliqué à l'environnement, celui de l'objet considéré ?
distance entre états : est-ce la distance des objets considérés (qui sont dans des états bien définis?)

et la barbe, au dessus ou en dessous de la couverture...

ArthurDent · 17 octobre 2010

L' environnement peut, je crois, être arbitraire. Dans l' interprétation d' Everett, l' environnement est l' Univers entier (le système isolé ultime, enfin ce qui s' en rapproche le plus)

La distance entre les états est à comprendre au sens de la distance dans l' espace de Hilbert associé (celui qui représente les états, sur lequel agissent les opérateurs), pas de la distance spatio-temporelle entre les objets représentés.

Par exemple, la transition photon + photon => électron + positron a une distance plus grande que la transition photon+photon => photon + photon, bien que dans les deux cas ça se produise dans une région arbitrairement petite de l' espace-temps.

Poussin38 · 17 octobre 2010

là mes connaissances classiques ne suffisent plus, tu as des références "compréhensibles" sur le net pour le coup des espaces de Hilbert en MQ?

EDIT : je crois avoir saisi l'esprit mais pas la déclinaison concrète de type combien de dimensions pour quels cas, quelle représentation physique des dimensions considérées, etc...), ma demande supra reste d'actualité...

iksarfighter · 18 octobre 2010

Zètes pointus les gars, c'est quoi votre boulot ? Moi j'ai un bac C + Deug de bio et j'ai aussi fait la première année de Médecine deux fois :lol: . J'ai toujours aimé la science et l'astronomie, j'ai fait un peu de psycho/philo. Je suis actuellement informaticien mais je ne travaille pas.

Je trouve que les matheux manquent en général de formation en philo, et l'inverse d'ailleurs aussi :lol:

Dodgson · 18 octobre 2010

là mes connaissances classiques ne suffisent plus, tu as des références "compréhensibles" sur le net pour le coup des espaces de Hilbert en MQ?

EDIT : je crois avoir saisi l'esprit mais pas la déclinaison concrète de type combien de dimensions pour quels cas, quelle représentation physique des dimensions considérées, etc...), ma demande supra reste d'actualité...

Je ne vois pas trop quel niveau vous souhaitez. Pour ma part, j'ai eu la chance d'avoir, en troisième cycle universitaire (post-grande école), un cours de Jacques-Louis Lions sur la résolution numérique des équations aux dérivées partielles, qui nécessitait la compréhension de la notion de "convergence faible dans les espaces de Hilbert" (ça ne sert pas qu'en MQ !), si bien que plus tard je n'ai pas eu trop de mal quand je me suis procuré le cours de Mecanique Quantique de l'X (Basdevant). J'ai essayé récemment d'écrire une "vulgarisation" des espaces de Hilbert, mais c'est pas évident du tout.

Côté bouquins, j'ai une bibliothèque assez complète sur la MQ, et je ne vois que deux livres qui réussissent un peu cette vulgarisation :

Colin Bruce, "les Lapins de M. Schrödinger", Le Pommier, 2004, chapitre 6 "Partons tous dans l'espace de Hilbert".

Tim Maudlin, "Quantum Non-Locality and Relativity", Blackwell Publishing, second edition, 2002, appendice "An Overview of Quantum Mechanics" (un peu plus mathématique, uniquement en anglais, et hors de prix).

Si j'ai le temps, je vais essayer de voir sur le net.

Poussin38 · 18 octobre 2010

Merci dodgson

pour le niveau je peux avaler à peu près n'importe quoi pourvu qu'il y ait quelques mots explicatifs avec les équations :be:

Mais je préfèrerais de la physique "avec les mains" si possible sans trop de maths, même si le formalisme est très lié aux principes :cool:

EDIT : finalement je me suis un peu avancé, faut beaucoup plus de mots que d'équations... http://www.math.polytechnique.fr/~paul/sorb.pdf :be:

vigognes · 18 octobre 2010

super cet article !

génial pour se poser des :?: :?:

et pour finir :b:

merci

ArthurDent · 18 octobre 2010

Côté bouquins de référence, en son temps, le Cohen-Tannoudji avait ses supporters ...

Je ne sais pas s'il y a eu mieux et plus didactique depuis.

Côté ressources en ligne, on trouve facilement de tout, surtout si on est pas hermétique à l' anglais. Mais c' est difficile de recommander un truc précis pour la partie "technique", sans savoir ce que tu cherches ...

L' article que tu signales est mieux que tout ce que j' ai bookmarqué, il est raisonnablement concis et survole bien le sujet.

Une approche originale "avec les mains" et sans parler trop des espaces de Hilbert (ils ne sont pas évoqués mais ils sont toujours là) :

http://web.ihep.su/dbserv/compas/src/feynman48c/eng.pdf

Poussin38 · 18 octobre 2010

Merci

je suis aussi en train d'échantillonner là : http://icb.u-bourgogne.fr/universitysurf/ressources-Mecaquantique.html

notamment http://catalogue.polytechnique.fr/site.php?id=87

bon ben je reviens quand j'ai fini...

en fait je cherche des exemples simples du calcul des temps de décohérence qui précisent (avec un peu de calcul quand même) les numérateurs et dénominateurs de la formule du temps caractéristique.

Dodgson · 19 octobre 2010

Merci

je suis aussi en train d'échantillonner là : http://icb.u-bourgogne.fr/universitysurf/ressources-Mecaquantique.html

notamment http://catalogue.polytechnique.fr/site.php?id=87

bon ben je reviens quand j'ai fini...

en fait je cherche des exemples simples du calcul des temps de décohérence qui précisent (avec un peu de calcul quand même) les numérateurs et dénominateurs de la formule du temps caractéristique.

Le seul bouquin où je trouve des calculs assez précis (et pas évidents du tout pour moi) de temps de décohérence est «Comprendre la mécanique quantique», de Roland Omnès, EDP Sciences, 2000. Les chapitres 17, 18 et 19 traitent de la décohérence. Dans le chapitre 17 «L'effet de décohérence», il introduit une équation d'évolution de la matrice densité du système observé lors de la décohérence, avec trois termes au second membre, dont le deuxième commence par un multiplicateur ( - μ )

avec μ = numérateur divisé par le carré de h barre, donc divisé par une quantité infime,

numérateur = (coefficient de dissipation) x (un coefficient d'inertie) x (constante de Boltzmann) x (température formelle exprimant la valeur de l'énergie interne).

Dans la très grande majorité des cas, le numérateur est extrêmement grand par rapport au dénominateur, et ce deuxième terme du second membre emporte tout, ce qui conduit aux temps extrêmement brefs calculés pour la décohérence.

iksarfighter · 21 octobre 2010

Il faut commencer par bien avoir en tête que c n'est pas la vitesse de la lumière, mais une constante liant l'espace et le temps, qui a la dimension d'une vitesse, et qui constitue un indépassable en terme de déplacements et de transmission. Il se trouve que c correspond à la vitesse de la lumière dans le vide.

Quel plaisir d'apprendre cette approche dont je ne me serais jamais douté.

Sans doute liée à l'équation fondamentale de distance spatio-temporelle qui contient le terme -ict

Merci.

Jeff Hawke · 21 octobre 2010

Quel plaisir d'apprendre cette approche dont je ne me serais jamais douté.

Ironie ?

Sans doute liée à l'équation fondamentale de distance spatio-temporelle qui contient le terme -ict

En fait, relativement ( :be: ) simplement, et à partir de 4 postulats, on "trouve" la Relativité Restreinte. Pas besoin de l'expérience de Michelson et Morley et de postuler l'invariance de la vitesse de la lumière.

Ces 4 postulats sont :

1 Homogénéité de l'espace-temps (pas de position ni de moment privilégiés)

2 Isotropie de l'espace (pas d'orientation privilégiée)

3 Les transformations d'inertie entre référentiels ont une structure de groupe (transformation identique, transformation inverse, associativité, etc...)

4 Causalité (les causes précédent les effets)

Voir par exemple ce fil.

iksarfighter · 21 octobre 2010

Ironie ?

Non non, pas du tout, j'ai d'énormes lacunes.

iksarfighter · 21 octobre 2010

Voir par exemple ce fil.

Ah tiens ! Je jouais déjà les perturbateurs sur ce forum à l'époque

Poussin38 · 22 octobre 2010

Des éléments -costauds - de réponses là : http://www-fourier.ujf-grenoble.fr/~vogelsy/sm2

ben c'est complètement imbitable, j'ai fondu mes quelques neurones à tenter d'y comprendre ne serait ce que les § faciles

sinon ya aussi là http://perso.ens-lyon.fr/laurent.guyon/probib/pages/decoherence/intro/intro.htm

Le temps de décohérence est donc le temps pendant lequel l'environnement et le système interfèrent et finissent par se coupler en permettant la cristallisation de l'information liée à l'état du système et en le rendant lisible par l'environnement du système étudié.

Ce temps est notamment inversement proportionnel au carré de la distance parcourue dans l'espace des phases (position/impulsion) -NB la formule du précédent post est fausse il n'y a pas le ² - donc plus le système étudié est gros et plus le temps de décohérence sera petit donc difficilement mesurable. Le chat ne peut donc avoir qu'un état car son état mort vivant n'est pas mesurable en ordre de grandeur de temps

Je rends les armes, ça y est je suis convaincu, les ET existent et ils sont parmi nous :cool:

iksarfighter · 23 octobre 2010

C'est fou le décalage entre le texte (que l'on arrive à suivre et que l'on pourrait trouver facilement compréhensible) et les arguments mathématiques (effectivement imbitables !).

"il est rare qu'un chat diffracte lorsqu'il passe par une chattière !" J'adore !

J'avais lu je ne sais plus où que dans un objet macroscopique les effets quantiques de toutes les particules le constituant s'annulent mutuellement, d'où la "perte" de ses propriétés quantiques. J'avais bien aimé cette définition mais il semble qu'elle soit finalement bien imprécise.

Poussin38 · 23 octobre 2010

C'est fou le décalage entre le texte (que l'on arrive à suivre et que l'on pourrait trouver facilement compréhensible) et les arguments mathématiques (effectivement imbitables !).

"il est rare qu'un chat diffracte lorsqu'il passe par une chattière !" J'adore !

J'avais lu je ne sais plus où que dans un objet macroscopique les effets quantiques de toutes les particules le constituant s'annulent mutuellement, d'où la "perte" de ses propriétés quantiques. J'avais bien aimé cette définition mais il semble qu'elle soit finalement bien imprécise.

Jeff n'avait pas aimé que je traite la MQ d'absconse :be:

Quand on regarde la littérature on constate qu'il y a pas mal d'interprétations de cette décohérence suivant la façon de décliner les modèles physiques utilisés, ça mène d'ailleurs à des formules peu cohérentes notamment du fait parfois du non retour aux dimensions (cf histoire du carré dans la formule du temps de décohérence : dans certaines il y est, dans d'autres non, à force de mélanger les hamiltoniens on s'en emmêle les pinceaux ).

N'empêche ça faisait longtemps que je n'avais pas chauffé autant devant un article de physique :cool:

Quelle peut être la compréhension du monde de ceux qui pondent des trucs pareils? :b:

ArthurDent · 23 octobre 2010

Quelle peut être la compréhension du monde de ceux qui pondent des trucs pareils

Assez bonne, je pense, en ce qui concerne cette classe de phénomènes, puisque c' est avec ça qu'ils construisent des expériences (ceux qui bossent dans les domaines de la RMN ou de la crypto quantique se servent de ces notions là)

Ensuite, ça dépends ce qu'on entends par "compréhension".

Sur les phénomènes de décohérence, en peut-être un poil plus technique que ce qui a été cité jusqu'ici mais en plus rigoureux et approfondit (il me semble) y' a ça:

http://arxiv.org/abs/quant-ph/0306072

En français il y a bien l' équivalent dans le cours de C. Cohen-Tannoudji au Collège de France, mais c'est un scan de support de cours manuscrit, du coup c'est moins lisible ...

On retrouve dans ce papier les acteurs habituels : La vieille interprétation "à la Bohr", puis les réflexions de Feynman-Wheeler, l' interprétation d' Everett, la théorie de Von Neumann, le théoreme de Bell, etc etc etc.

A mettre en perspective avec les comptes-rendus de Jeff sur les travaux de Bohr ( comme quoi, les progrès n' ont pas été foudroyant, mais il y a quand même eu des progrès au niveau des concepts depuis Copenhague )

Poussin38 · 23 octobre 2010

Assez bonne, je pense, en ce qui concerne cette classe de phénomènes, puisque c' est avec ça qu'ils construisent des expériences (ceux qui bossent dans les domaines de la RMN ou de la crypto quantique se servent de ces notions là)
Ensuite, ça dépends ce qu'on entends par "compréhension".

Sur les phénomènes de décohérence, en peut-être un poil plus technique que ce qui a été cité jusqu'ici mais en plus rigoureux et approfondit (il me semble) y' a ça:

http://arxiv.org/abs/quant-ph/0306072

En français il y a bien l' équivalent dans le cours de C. Cohen-Tannoudji au Collège de France, mais c'est un scan de support de cours manuscrit, du coup c'est moins lisible ...

On retrouve dans ce papier les acteurs habituels : La vieille interprétation "à la Bohr", puis les réflexions de Feynman-Wheeler, l' interprétation d' Everett, la théorie de Von Neumann, le théoreme de Bell, etc etc etc.

A mettre en perspective avec les comptes-rendus de Jeff sur les travaux de Bohr ( comme quoi, les progrès n' ont pas été foudroyant, mais il y a quand même eu des progrès au niveau des concepts depuis Copenhague )

Effectivement le cours de l'ENS de 2008 supra reprend des éléments de l'article de zurek de 2003, les difficultés de progrès semblent être plus du domaine expérimental, qu'en est-il exactement?

Et le terme "compréhension" s'entendait bien sur hors du contexte de recherche :cool:

iksarfighter · 24 octobre 2010

MDR le graphique expérimental totalement mystique pour moi qui est utilisé comme fond pour le titre de l'article !

Poussin38 · 24 octobre 2010

c'est l'équivalent dans l'espace des phases (en abscisse la position, en ordonnée l'impulsion p=mv) des vidéos de l'expérience décrite ici http://www.cqed.org/spip.php?article253

L'article (très explicite d'ailleurs, plus que ceux que j'ai pu citer) de zucker ne se voulait que théorique, là on a l'expérience qui va avec :cool: , sont forts nos chercheurs

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