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Mise à jour : 24 Mars 2023  28 mars lien vidéo

CONFÉRENCE d’Olivier LAURENT

Astrophysicien
 « L’INTRICATION QUANTIQUE »

Organisée par la SAF

En direct du siège et par téléconférence

Le Samedi 11 Mars 2023 à 15H00

À l'occasion de la réunion de la Commission de Cosmologie

 

Photos : JPM pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)

Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.  Voir les crédits des autres photos et des animations.

Le conférencier a eu la gentillesse de nous donner sa présentation, elle est disponible sur ma liaison ftp et se nomme :

L'intrication quantique - SAF.pdf, qui se trouve dans le dossier COSMOLOGIE-SAF/ saison 2022-2023.

Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me contacter avant.

Elle est aussi sur le site de la commission.

 

Les actualités présentées sont ici.

 

La vidéo se trouve ICI.

 

Les enregistrements des commissions cosmologie sont sur le site de la SAF/Cosmologie à l’adresse suivante :

https://www.youtube.com/playlist?list=PL78ug7UrzPF1GW7iMV42mAx34bmlk8HxD

 

 

Une image contenant texte, table, intérieur, salle de conférences

Description générée automatiquement

 

Nous étions 22 dans la salle et 33 sur zoom.

 

 

Merci à Thierry Midavaine de nous avoir fait parvenir cette photo d’une partie des zoomers !

 

Le thème étant relativement compliqué et le diaporama for clair, je vais faire le minimum en compte rendu.

 

 

 

Une image contenant texte, intérieur, personne, affichage

Description générée automatiquement

Le sujet de l’intrication quantique m’est venu après le prix Nobel de physique concernant notamment Alain Aspect, aussi ai-je demander à Olivier Laurent de nous en parler.

 

Tout commence par une discussion entre Albert Einstein et Niels Bohr (Dr de l’Institut de Physique Danois à Copenhague) sur la mécanique quantique (MQ).

Ils discutèrent de nombreuses fois sur l’esprit de la MQ et s’opposèrent de façon permanente.

Leurs interprétations de l’aspect probabiliste de la MQ était différente.

Einstein pensait que cet aspect probabiliste impliquait un état non fini de cette théorie. C’est à cette occasion qu’Einstein prononce cette célèbre phrase « Dieu ne joue pas aux dés ».

 

 

Quant à Bohr, au contraire, pour lui, le caractère probabiliste était le fondement même de cette théorie.

 

Différentes expériences ont eu lieu plus tard qui menèrent à l « victoire » de Bohr.

 

C’est ce que l’on va appeler l’interprétation de Copenhague.

 

 

Le principe de localité.

 

En physique, le principe de localité exprime le fait qu’un objet n’est influencé que par son environnement proche.

 

Une théorie qui inclut le principe de localité est dite une "théorie locale".

 

La MQ est une théorie non locale ! On verra que c’est la base de l’intrication quantique.

La non-localité quantique ne permet pas une communication plus rapide que la lumière et est donc compatible avec la relativité restreinte et sa limite de vitesse universelle des objets

 

 

Le principe de causalité.

 

 

Une image contenant diagramme

Description générée automatiquementÉtant donnée la vitesse finie de la lumière, celle-ci décrit un cône dans l'espace-temps : le cône de lumière.

Le cône de lumière crée la distinction entre passé et futur.

Le point central de départ, c'est le présent.

L'événement situé au centre n'atteindra notre observateur que lorsque le cône de lumière sera à sa portée.

Tout ce qui est à l'extérieur du cône est hors de portée de l'observateur, à l'intérieur, ce qui se déplace moins vite que la lumière est dans le cône, le cône lui-même correspondant à la vitesse limite (=c).

 

 

 

 

En physique, le principe de causalité affirme que si un phénomène (la cause) produit un autre phénomène (l’effet), alors la cause précède l'effet (ordre temporel).

 

En relativité, la causalité signifie qu'un effet ne peut pas se produire à partir d'une cause qui n'est pas dans le cône de lumière passé de cet événement. De même, une cause ne peut pas avoir d'effet en dehors de son cône de lumière futur.

 

Il est pensable que certaines interprétations violent le principe de causalité, par exemple l’expérience du chat de Schrödinger. Le chat est dans une superposition d’états, son futur ne semble pas dépendre ici de son passé.

 

C’est l’acte d’observation (la mesure) qui « force » la particule à se localiser à un endroit très précis. Juste avant l’observation la particule n’est localisée.

 

État quantique. (d’après ppt d’Olivier) (boule à l’intérieur ou à l’extérieur de la boite)

 

La superposition quantique est un état quantique pure

composé de 2 états de base

 

 

(il est à la fois avec l’état |0> à 50% + |1> à 50%).

 

 

 

État quantique intriqué.

En appliquant le principe de superposition à un système composé de plusieurs objets pouvant chacun se trouver dans plusieurs états possibles, on peut aboutir à des états quantiques très étranges appelés états intriqués.

 

Une image contenant carré

Description générée automatiquement

Dans l’exemple ci-contre le système est constitué d’une boule bleue et d’une boule rouge pouvant chacune être à l’extérieur (0) ou à l’intérieur (1) de la boite.

 

 

 

 

Un état est dit intriqué (entangled en anglais) au sens de la MQ s’il n’est pas séparable, c’est-à-dire si les deux particules forment UN SEUL objet quantique, même si éloignés spatialement.

 

 

L’article EPR (Einstein, Podolsky et Rosen), article fondateur du paradoxe.

 

Ces trois personnages en 1935 proposent une expérience de pensée (qui est devenue l’expérience EPR).

 

Pour Einstein ces paires de particules intriquées, sur lesquelles une mesure sur l’une induit une propriété immédiate sur l’autre.

Cette violation de la vitesse de la lumière choque Einstein, il imagine qu’il y a des variables « cachées » pour expliquer ce phénomène. Elles auraient été « traitées » au moment de l’interaction initiale.

Bohr est évidemment d’un autre avis. Et c’est lui qui va avoir raison.

 

L’expérience EPR : (tirée du slide d’Olivier)

 

Une image contenant diagramme

Description générée automatiquementOn fabrique 2 particules intriquées et chacune est dans 2 états superposés (50% spin haut + 50% spin bas) et la somme des spins des 2 particules doit être nulle (si une particule a un spin haut, l’autre doit avoir un bas).

On les éloigne et Alice fait une mesure du spin sur une des 2 particules.

Sa mesure donne un spin haut, alors elle est certaine que l’autre particule présenterait un spin bas si Bob devait mesurer son spin même si Bob est éloigné d’Alice à des années-lumière et qu’à la vitesse de la lumière l’information sur le spin haut d’Alice n’a pas pu venir jusqu’à Bob quand celui-ci fait l’observation.

 

 

Contrairement à ce que pourrait penser Einstein, ces deux particules doivent être vues comme un système unique intriqué.

 

 

Expérience de Bell et inégalités de Bell.

 

John Bell, physicien théoricien travaillant au CERN, mit au point des inégalités qui devraient démontrer par l’expérience qui de Bohr ou d’Einstein avait raison.

 

Ces expériences (voir le détail dans la présentation d’Olivier), notamment celles de John Clauser puis d’Alain Aspect, montrèrent que Bohr avait raison.

Il n’y avait pas de variables cachées !

 

 

Les trois prix Nobel de physique 2022.

 

 

 

 

 

 

 

 

POUR ALLER PLUS LOIN :

 

Un débat entre Bohr et Einstein enfin tranché

 

Le combat du siècle : Einstein face à Bohr

 

Le débat Bohr-Einstein et l’intrication quantique à l’épreuve de l’expérience

 

L’Univers n’est pas localement réel : une découverte récompensée par le prix Nobel de Physique 2022

 

L'intrication quantique à voir la vidéo qui va avec

 

Les inégalités de Bell et les expériences d’Alain Aspect

 

À quoi sert l'intrication quantique?

 

L’intrication quantique confirmée par une expérience de Bell sans faille

 

How entanglement has become a powerful tool

 

Téléportation quantique : On progresse, atome par atome….

 

 

 

 

 

PROCHAINE RÉUNION COSMOLOGIE : Samedi 13 MAI 2023 15H AU SIÈGE

 

David SMITH Physicien des particules Centre Nucléaire de Bordeaux:

CAPTER DES ONDES GRAVITATIONNELLES AVEC DES PULSARS:

En visioconférence depuis Bordeaux…

Résumé : Les pulsars sont les meilleures horloges naturelles connues parce que les étoiles à neutrons, très compactes, tournent très régulièrement. Les faisceaux qu'émettent certaines étoiles à neutrons balaient la Terre de façon prévisible à mieux d'une microseconde.

Les temps d'arrivée des pulsations sont légèrement perturbées quand des ondes gravitationnelles traversent la Terre.

Des radio télescopes mesurent, et le télescope spatial de rayons gamma Fermi contraint,

les déformations d'espace-temps induites par des paires de trous noirs supermassifs au cœur de galaxies lointaines.

 

 

 

PROCHAINE CONFÉRENCE MENSUELLE DE LA SAF :

 

Prochaine conférence SAF devant public :
Le mercredi 12 Avril (CNAM amphi Grégoire) 19 H   
Thierry Legault astrophotographe, sur « L’astrophotographie pour les nuls ! ».
Réservation comme d’habitude ou à la SAF directement.
La suivante : le 10 Mai : Brigitte Alix sur « Astrolabe et Astronomie »     

Transmission en direct sur le canal YouTube de la SAF :

https://www.youtube.com/channel/UCD6H5ugytjb0FM9CGLUn0Xw/feautured

 

 

 

Les conférences seront retransmises en direct sur YouTube.

 

 

 

 

Bon ciel à tous

 

 

Jean Pierre Martin   Président de la commission de cosmologie de la SAF

www.planetastronomy.com

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