L'intrication quantique

[Magicien]

Bonsoir à tous !!

 

Voilà, je viens de rentrer d'une fabuleuse conférence d'Alain Aspect sur l'intrication quantique. C'était ahurissant. J'avais l'impression d'avoir la tête des premiers hommes qui ont découvert le feu.

 

Mais bon, ça aurait été trop beau si j'avais compris tout du premier coup !

Alors j'avais plusieurs questions, et je me suis dit que certains pourraient me répondre ou me diriger vers des sources fiables.

 

La première question arrive et ouvrira sur les suivantes après vos réponses :

- physiquement, comment crée-t-on une paire de photons intriqués ? Et qu'est ce que cela implique sur leur comportement ?

 

Bon vu la question, vous allez vous dire : mais il a dormi pendant la conférence ou quoi ? Non, non. Mais c'est vraiment chaud à comprendre quand même...

 

Merci

[Jeff Hawke]

Dans un papier repris dans "le monde quantique" (Seuil Points sciences en poche), Aspect décrit son expérience fabuleuse de 1984 pour vérifier le théorème de Bell : Il obtient ses paires de photons corrélés en excitant avec un laser (2 en fait) du calcium (gazeux) confiné dans une enceinte vide. Il dit que ça leur a pris 3 ans pour mettre au point cette source stable de paires de photons corrélés.

 

Bon, après c'est de la routine... Leur comportement, c'est que des mesures effectuées sur un des 2 photons modifie le résultat des mesures effetuées sur l'autre et ce, les conditions de l'expérience l'établissent formellement, de façon "instantanée"... ces 2 photons ne sont pas "séparés" en fait, bien que distants. C'est en fait la vérification par l'expérience du théorème de Bell, qui remet en cause la notion de "localité" (cad la notion que quelque chose se situe "quelque part" en fait...).

 

Ca devait être passionnant d'entendre causer Alain Aspect en personne sur ce sujet incroyable. C'était où ?

[duschnok]

je vais chipoter:

 

en fait, l'inégalité de bell serait vérifiée dans une théorie des "variables cachées", où l'intrication n'existerait pas. Elle a été proposée par Einstein, Podolsky et Rosen pour réfuter ladite intrication: en gros, chaque particule sait au départ quelle réaction adopter si on fait une mesure sur elle, et l'expérience sur l'une n'affecte pas l'autre

 

Mais il se trouve que cette inégalité est VIOLEE par l'expérience, comme dans la théorie (les calculs) si l'on admet l'intrication quantique. Donc la théorie des variables cachées est fausse (pour une fois en science, certitude) alors que l'intrication marche parfaitement à ce jour, saccageant allègremet l'inégalité de Bell

[Magicien]

Alors en fait, Bell n'avait pas d'à priori en faisant son inégalité. Il a "juste", et c'est déjà pas mal, eu le génie d'écrire une formule vérifiable par l'expérience. Ensuite il a fallut attendre des expérimentateurs de génie comme Alain Aspect pour donner tort ou raison non pas à Bell mais à Einstein ou Bohr. Et bon Einstein à eu tort ! Et la théorie du lambda caché n'a plus cours car ne s'accorde pas à l'expérience.

 

Bon, duschnok, je viens de me relire, en gros je viens de dire la même chose que toi !!!

 

Donc cela voudrait-il dire que j'ai compris ??

 

Bon je vais trouver de la bonne doc pour débrouissailler...

 

Pour note, la conférence était à l'INSA, Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse, école d'ingénieur de prestige...

 

COMMENT QUE C'ETAIT BON CETTE CONFERENCE !!!!!

[duschnok]

de ce que tu viens d'écrire, je dirais que tu as bien capté le script

[Jeff Hawke]

Tu as raison, c'est effectivement à la réfutation du théorème de Bell que conduisent les expériences de Aspect.

 

Vu la difficulté du sujet (et les conclusions ahurissantes des ces expériences), c'est important d'être précis, donc chipoter est nécessaire et salubre.

 

Ce qui peut tromper dans l'énonciation, c'est que Bell a précisément conçu son théorème avec pour objectif de réfuter les théories à variables cachées.

[duschnok]

je ne sais pas si c'était pour réfuter ou pour valider, mais en tout cas c'était pour se donner les moyens de départager les deux théories...

Et ça a parfaitement marché ! Pas con le Bell

[Jeff Hawke]

(texte cité)

Alors en fait' date=' Bell n'avait pas d'à priori en faisant son inégalité. [/quote']

 

 

Si si, Bell était "quantique", et il cherchait un moyen de clouer le bec du vieil Einstein totalement dépassé par ce qu'il avait contribué à créer (la théorie quantique). Ladite théorie quantique prévoyait, bien avant les expériences des années 80, que ces inégalistés seraient violées. Restait à le vérifier expérimentalement.

[Magicien]

Exact, exact.

 

Mais un truc encore plus rigolo qui reste dans le domaine quantique est l'expérience suivante d'Alain Aspect. Vous croyiez connaître tout à la dualité onde/corpuscule ?

Vous savez que la lumière se comporte comme une particule grâce à l'effet photoélectrique et qu'elle se comporte comme une onde grâce aux figures de diffraction. Mais Alain Aspect a poussé plus loin. Il a pris un unique photon tout con. Il l'envoie sur un détecteur, il capte un photon jusque là normal. Il enlève le détecteur, ajoute un miroir et observe une figure d'interférences (faible j'imagine)!!!

 

Et il a dit que c'est ce jour là qu'il a saisi la dualité onde/corpuscule. C'est vrai que la mécanique quantique nous réserve des surprises. Comment expliquer, à part en l'admettant, que la même expérience qui fournit un photon unique puisse donner deux résultats avec :

- un s'expliquant par la présence d'un photon

- l'autre s'expliquant par la séparation d'un quelque chose au niveau du miroir !!

 

C'est beau quand même !

 

[duschnok]

si tu veux triper:

les phases de Berry (article publié en 1984)

 

Tu sais qu'une particule peut être représentée par une "fonction d'onde"

eh bien si tu modifies très lentement un paramètre du système de façon à revenir à la fin à l'état initial, bref si tu fais une boucle, la fonction d'onde finale sera déphasée par rapport à ce qu'elle aurait été si rien n'avait changé.

 

C'est très marrant dans un calcul qu'on a mené en TD: tu prends un électron capturé dans une boiboite quelconque. A côté, il y a un solenoïde infini, tel que dans le solenoide il y a un champ magnetique et à l'extérieur STRICTEMENT AUCUN. Je rappelle que la boite est à l'extérieur

 

Eh bien tu prends la boite, tu la fais bouger et revenir à sa position sans faire de tour du solenoide, rien ne change

MAIS

si tu fais le tour du solenoide, tu changes la phase de la fonction d'onde de l'électron ALORS QU'IL N'A JAMAIS TRAVERSE LE CHAMP MAGNETIQUE (et on ne peut pas sauver ça en disant "il est délocalisé, donc en partie dans le champ": là je prends une cage de potentiel infini, donc rien ne dépasse

 

ahurissant, incompréhensible, mais c'est ce que donne le calcul

 

une application:

tu fais interférer des électrons via une fente d'Young (les deux fentes dans un obstacle, et derrière on voit des franges d'interférence)

derrière l'obstacle, bien calé entre les fentes, bien planqué, il y a un solenoide parfait, sans courant donc sans champ. Tu notes les positions des franges. Puis tu mets du jus dans lle solenoide. LES FENTES BOUGENT.

 

(ps: c'est le prof qui a posé l'analogie, j'ai moi-même quelques difficultés à faire le parallèle... je sais l'électron n'est pas dans une boite, mais si tu considères la fonction d'onde du flux d'électrons et que tu fais un tour écran/fente1/source/fente2/écran, tu es censé retomber sur tes pattes

 

voilà pour l'anecdote

[Jeff Hawke]

(texte cité)

derrière l'obstacle' date=' bien calé entre les fentes, bien planqué, il y a un solenoide parfait, sans courant donc sans champ. Tu notes les positions des franges. Puis tu mets du jus dans lle solenoide. LES FENTES BOUGENT.

[/quote']

 

Solénoïde "parfait", c'est à dire que le champ électro-magnétique ne sort pas, c'est ça ? Et donc l'expérience montre que les électrons situés "loin" de là (ils pourraient aussi bien être dans M31 !) sont affectés par le comportement du solénoïde ?

 

C'est aussi une expérience d'Aspect ?

[Magicien]

Super intéressant.

 

En fait, je viens de découvrir les histoires de délocalisation de la mécanique quantique ou je ne sais quoi. Intéressant...

 

Autre chose d'abordé à la fin de la conférence : le problème culturel. Aujourd'hui, beaucoup de monde a adopté la dualité onde/corpuscule et quelques bases de la mécanique quantique (enfin quand je dis tout le monde...). Est ce que donc ca serait culturel ? Est ce que c'est car beaucoup de temps s'est passé qu'on comprend ? C'est à dire dans 200 ans, ce sera tout naturel de considérer l'intrication quantique et on rigolera d'Einstein qui avait un doute ?

 

Eh ben Alain Aspect a répondu non. Et c'est en citant son expérience précedemment expliqué avec un unique photon qu'il nous a tous mis devant l'évidence : on croit comprendre, mais on ne peut expliquer ce phénomène. En changeant un détecteur par un miroir, c'est comme si on avait coupé le photon en deux pour faire apparâitre sa nature ondulatoire. Donc, tout le monde a admis mais personne ne peut l'expliquer clairement.

 

C'est un peu comme la probabilité en mécanique quantique. Selon Alain Aspect (attention, ne croyez pas que c'est un fan de Star Trek ou autre et ne détournez pas la suite), la seule représentation logique des résultats probabilistes (50% évènement 1, 50% evnt 2 par exemple), c'est à la réponse pourquoi on a eu face et pas l'autre en jouant à pile ou face, c'est d'imaginer des mondes multiples dans lesquels se poursuivraient les expériences correspondant aux évènements non obtenus, c'est à dire un autre monde où vous obtenez pile. Donc il y aurait dédoublement de notre monde à chaque résultat probabiliste. C'est la seule explication logique selon lui. Mais comme nous, il n'y croit pas un instant mais il admet que l'explication est logique (ce qui ne montre pas que c'est vrai, attention).

 

Donc le cerveau humain n'est pas en mesure d'expliquer rationnelement ce phénomène de probabilité.

 

Qu'en pensez vous, ne nous manque-t-il pas une manière de penser novatrice, totalement différente, qui nous permettrait d'assimiler cette théorie ? Car si la théorie est vari mais qu'on ne la comprend pas, c'est qu'il y a un problème, non pas du côté de le théorie, mais du côté de nos moyens d'expression, de nos moyens de la communiquer.

 

En espérant m'être fait comprendre...

[duschnok]

ce que tu dis, magicien, est une éternelle question à laquelle on a bien du mal à répondre....

 

Par exemple, la réponse de jean marc lévy-leblond est :

le niveau de réalité le plus pertinent serait en fait les espaces de Hilbert (c'est à dire les espaces mathématiques dans lesquels on travaille en mécanique quantique), avec les fonctions d'onde. Dans ces espaces, la mécanique quantique est parfaitement déterministe. Mais comme on s'obstine à vouloir mesurer des observables (position, vitesse) qui n'appartiennent pas à ces espaces, et qui, en quelque sorte, ne sont donc pas pertinents pour décrire le système, on fait apparaitre à cause de cette inadaptation le probabilisme.

 

Pour Jeff Hawke:

ce n'est pas une expérience d'Aspect.

En effet, par solenoide parfait j'entendais solenoide infini, où le champ est nul à l'extérieur. Et donc mathématiquement, quand on fait touner la boite autour su solenoide, sans rentrer dedans, et malgré le fait que l'électron ne puisse pas se délocaliser hors de la boite (potentiel infini => pas d'effet tunnel), eh bien on fait changer la phase de l'électron, et donc on change ses propriétés pour une expérience d'interférences.

 

C'est mathématique, pour l'instant, et à mon grand dam, je n'ai aucune interprétation "physique" de ça.... comme souvent en mécanique quantique, le calcul dicte sa loi à l'intuition.

 

Et pour conclure, comme les électrons de M31 ne font pas le tour de mon solenoide (c'est dit grossièrement... l'hypothèse de la boite -puit de potentiel infini - est indispensable pour cet exemple )

, ils ne sont pas du tout affectés par son existence

 

eh oui, ça fait mal au crâne... moi aussi

[Jeff Hawke]

(texte cité)

Qu'en pensez vous' date=' ne nous manque-t-il pas une [b']manière de penser novatrice[/b], totalement différente, qui nous permettrait d'assimiler cette théorie ?

 

Je pense que sans doute notre façon de pensée progresse, très lentement, mais elle progresse, ....Mais rien ne dit que notre cerveau a la capacité de comprendre le monde tel qu'il est vraiment (à défaut de voir les résultats des jets de dés aves lesquels Dieu joue...)... Par exemple, je crois que aujourd'hui on comprend assez bien la Relativité Restreinte, mais on n'intégre pas dans notre perception du monde cette réalité relative du temps, et peut-être - probablement - nous ne ne le pourrons jamais.

 

Alors pour ce qui est de la non-localité, des fonctions d'onde,...c'est pas gagné...