{"id":9660,"date":"2023-03-24T17:02:21","date_gmt":"2023-03-24T16:02:21","guid":{"rendered":"https:\/\/scienceetonnante.com\/?p=9660"},"modified":"2023-03-24T22:43:22","modified_gmt":"2023-03-24T21:43:22","slug":"decoherence-quantique","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/2023\/03\/24\/decoherence-quantique\/","title":{"rendered":"D\u00e9coh\u00e9rence quantique et Chat de Schr\u00f6dinger"},"content":{"rendered":"<p>J&rsquo;ai eu beaucoup de mal \u00e0 \u00e9crire cette vid\u00e9o ! Je voulais \u00e0 la fois expliquer la d\u00e9coh\u00e9rence d&rsquo;une fa\u00e7on \u00ab\u00a0auto-suffisante\u00a0\u00bb, sans pour autant que \u00e7a dure des plombes. Bon \u00e7a dure quand m\u00eame presque 30 min ! Mais je suis content de l&rsquo;angle que j&rsquo;ai pris.<\/p>\n<p><iframe title=\"Chats de Schr\u00f6dinger &amp; D\u00e9coh\u00e9rence quantique\" width=\"770\" height=\"433\" data-src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/1hVm_SyUcwE?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share\" allowfullscreen src=\"data:image\/svg+xml;base64,PHN2ZyB3aWR0aD0iMSIgaGVpZ2h0PSIxIiB4bWxucz0iaHR0cDovL3d3dy53My5vcmcvMjAwMC9zdmciPjwvc3ZnPg==\" class=\"lazyload\" data-load-mode=\"1\"><\/iframe><\/p>\n<p>Si vous voulez aller plus loin, je vous recommande un tr\u00e8s bon article de revue qui date un peu mais me semble toujours pertinent<\/p>\n<p><em>Schlosshauer, M. (2005). Decoherence, the measurement problem, and interpretations of quantum mechanics. Reviews of Modern physics, 76(4), 1267.<\/em><br \/>\n<em>ISO 690<\/em><\/p>\n<p>Vous remarquerez que j&rsquo;ai choisi de me concentrer sur mon exemple \u00e0 \u00ab\u00a0une seule particule d&rsquo;environnement\u00a0\u00bb, et d&rsquo;\u00e9viter aussi le formalisme de la matrice de densit\u00e9. Mais comme on le voit par exemple dans les calculs que d\u00e9taille Schlosshauer, dans le cas g\u00e9n\u00e9ral on peut \u00e9tudier l&rsquo;\u00e9volution de la matrice de densit\u00e9 au cours du temps et voir comment l&rsquo;interaction avec l&rsquo;environnement tend \u00e0 supprimer les termes non-diagonaux (et donc \u00e0 d\u00e9truire les interf\u00e9rences).<\/p>\n<p>Schlosshauer discute aussi un point tr\u00e8s int\u00e9ressant sur la question du probl\u00e8me de la mesure. Il montre que derri\u00e8re ce \u00ab\u00a0probl\u00e8me\u00a0\u00bb se cachent au moins deux questions :<\/p>\n<ul>\n<li>la question de la mesure bien d\u00e9finie, que j&rsquo;ai \u00e9voqu\u00e9e et qui n&rsquo;est pas r\u00e9solue par la d\u00e9coh\u00e9rence<\/li>\n<li>la question de la \u00ab\u00a0base pr\u00e9f\u00e9r\u00e9e\u00a0\u00bb qui elle trouve une bonne explication gr\u00e2ce \u00e0 la d\u00e9coh\u00e9rence. Pour faire court on se demande pourquoi un appareil de mesure mesure telle observable plut\u00f4t que telle autre (notamment si on pense \u00e0 des observables qui ne commutent pas comme les diff\u00e9rentes composantes du spin). Pourquoi l&rsquo;interaction avec l&rsquo;appareil de mesure \u00ab\u00a0choisit\u00a0\u00bb une base plut\u00f4t qu&rsquo;une autre. Je vous renvoie \u00e0 l&rsquo;article qui explique \u00e7a mieux que moi !<\/li>\n<\/ul>\n<p>Un \u00e9l\u00e9ment de taille que j&rsquo;ai choisi de passer sous silence : les tr\u00e8s belles exp\u00e9riences de Serge Haroche et son \u00e9quipe, qui permettent de mettre en \u00e9vidence des ph\u00e9nom\u00e8nes de d\u00e9coh\u00e9rence dans des situations tr\u00e8s bien contr\u00f4l\u00e9es. Je pense que \u00e7a m\u00e9ritera un \u00e9pisode d\u00e9di\u00e9 pour bien l&rsquo;expliquer !<\/p>\n<p>Je n&rsquo;ai pas non plus \u00e9voqu\u00e9 les exp\u00e9riences qui arrivent tout de m\u00eame \u00e0 cr\u00e9er de la coh\u00e9rence quantique dans des objets presque m\u00e9soscopiques comme des r\u00e9sonateurs.<\/p>\n<p>Quelques \u00e9l\u00e9ments pour celles et ceux qui souhaitent creuser, car j&rsquo;ai quand m\u00eame cach\u00e9 quelques trucs sous le tapis dans cette affaire !<\/p>\n<p>Tout d&rsquo;abord, j&rsquo;ai utilis\u00e9 l&rsquo;abus de langage usuel et j&rsquo;ai parl\u00e9 du \u00ab\u00a0spin\u00a0\u00bb l\u00e0 o\u00f9 j&rsquo;aurai d\u00fb parler de sa composante selon un axe donn\u00e9.<\/p>\n<p>Pour la transformation que r\u00e9alise l&rsquo;interf\u00e9rom\u00e8tre, c&rsquo;est ce qu&rsquo;on appelle parfois une \u00ab\u00a0p<a href=\"https:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Porte_quantique#Porte_de_Hadamard_(H)\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">orte de Hadamard<\/a>\u00a0\u00bb et c&rsquo;est en fait un cas particulier d&rsquo;une transformation plus g\u00e9n\u00e9rique qui est une rotation dans l&rsquo;espace de Hilbert des \u00e9tats, ici une rotation de \\(\\pi\/4\\). Mais on peut de fa\u00e7on g\u00e9n\u00e9rale appliquer au vecteur d&rsquo;\u00e9tat une matrice de \\(SU(2)\\). Tout \u00e7a illustre bien l&rsquo;importance de la phase dans les ph\u00e9nom\u00e8ne quantique, et la destruction des interf\u00e9rences peut d&rsquo;ailleurs se voir comme une perte de coh\u00e9rence la phase.<\/p>\n<p>Et d&rsquo;ailleurs si on voulait retrouver quelque chose qui ressemble vraiment \u00e0 des interf\u00e9rences, on pourrait tracer la moyenne des spins mesur\u00e9s en fonction de l&rsquo;angle \\(\\theta\\) de la matrice de rotation. Il y a une chouette illustration de \u00e7a (et de la d\u00e9coh\u00e9rence) sur <a href=\"https:\/\/www.gregegan.net\/SCHILD\/Decoherence\/DecoherenceApplet.html\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">le site de l&rsquo;auteur de science-fiction Greg Egan<\/a>\u00a0. Dans le cas o\u00f9 il y a d\u00e9coh\u00e9rence (et o\u00f9 donc on ne voit plus d&rsquo;interf\u00e9rences), il montre comment on peut retrouver les interf\u00e9rences (et donc \u00ab\u00a0voir\u00a0\u00bb la coh\u00e9rence quantique) si on mesure \u00e9galement la particule d&rsquo;environnement.<\/p>\n<p>Je suis pass\u00e9 assez vite sur les fentes d&rsquo;Young, mais vous voyez que mon cas de l&rsquo;environnement \u00e0 une particule explique bien aussi pourquoi le fait d&rsquo;observer par quelle fente passe la particule d\u00e9truit les interf\u00e9rences. Si vous avez une particule au voisinage des deux fentes qui est capable d&rsquo;enregistrer parfaitement par laquelle des fentes notre \u00e9lectron est pass\u00e9, on se retrouve dans la m\u00eame situation qu&rsquo;avec ma particule parasite : en s&rsquo;intricant parfaitement avec un autre objet l&rsquo;\u00e9lectron a dilu\u00e9 la coh\u00e9rence dans l&rsquo;environnement.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>J&rsquo;ai eu beaucoup de mal \u00e0 \u00e9crire cette vid\u00e9o ! Je voulais \u00e0 la fois expliquer la d\u00e9coh\u00e9rence d&rsquo;une fa\u00e7on \u00ab\u00a0auto-suffisante\u00a0\u00bb, sans pour autant que \u00e7a dure des plombes. Bon \u00e7a dure quand m\u00eame presque 30 min ! Mais je suis content de l&rsquo;angle que j&rsquo;ai pris. 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