• Systèmes transmissions quantiques (théorie de l'information)

  • Besoin d'explication sur des notions de physique-chimie, d'astrophysique, d'électricité ou de magnétisme ?
Besoin d'explication sur des notions de physique-chimie, d'astrophysique, d'électricité ou de magnétisme ?
 #3520  par GAIA
 
Des physiciens du National Institute of Standards and Technology (N.I.S.T.) viennent de travailler sur une méthode - avec succès - permettant d' affiner (le terme exact employé est "purification") des particules, des atomes intriqués, photons,

afin d'en faire un outil pratique et utilisable dans des systèmes de transmissions quantiques. Des recherches qui progressent à grand pas pour mettre au point le
1er ordinateur quantique qui véhiculera et gérera des informations.

L'intrication des particules est une propriété naturelle corrélant l' état et le comportement de 2 particules entre elles.

Ainsi, 2 particules s'intriquent spontanément, c'est à dire qu'elles "communiquent entre elles, se transmettent en quelque sorte leur carte génétique qu'elles soient près ou éloignées, elles gardent les mêmes caractéristiques de l'intrication initiale, sauf,

si, une décohérence intervient. Par exemple, dans l' Espace, les particules peuvent être modifiées par des facteurs liés à l'environnement, je pense à des champs magnétiques, des ondes ondulatoires, etc ...

Ce qui est phénoménal ces que ces 2 particules à des distances très éloignées acquièrent ces nouvelles particularités mais elles conservent toujours leur "apport initial".

Indépendamment de la source initiale intriquée des 2 particules, les chercheurs essaient de "nettoyer ou de supprimer" ces "distorsions" pour obtenir une paire d' atomes ou des particules "propres" pour une application technologique plus facile (transmission d'informations quantiques sur un réseau ou téléportation).

Ce procédé a déjà été appliqué sur des photons (particules de lumière).

Cette expérience de "purification" des atomes a réussi en n' effectuant qu'une mesure sur une seule partie intriquée (2 atomes). Ils ont réussi à mettre au point un système pour piéger les ions à l'aide de lasers ultraviolets, pour intriquer 2 paires d'ions de béryllium.

Le procédé a été reproduit pour intriquer les paires d'atomes déjà intriquées (les initiales) et chaque membre de la 1ère paire avec la seconde contrepartie (là je m'y "perds" un peu, j'ai du mal à schématiser).

Puis une mesure sur une 1ère partie d'ions, la 2ème partie d'ions intriqués n'a pas été mesurée et est restée dans un état quantique intact.

La qualité de l'intrication s'est améliorée permettant d'envisager un "flux" de paires intriquées "mises" sur un réseau d'ordinateur.

- 2 particules = 1 atome : des neutrons, des protons, et des ions (c'est ça ?) particules initiales
- reproduites pour intriquer les 2 particules initiales
- et chaque membre de la 1ère paire avec la seconde contrepartie (? je m'y perds toujours là)

- puis 1 mesure sur une 1ère partie d'ions
- la 2ème partie d'ions intriqués n'a pas été mesurée et est restée dans un état
quantique intact.

Quelqu'un pourrait m' expliquer en décomposant svp ?

 #3540  par quantique
 
Ouf, pas tout compris mais je vois un peu où tu veux en venir ; en fait, le point essentiel est l'intrication des particules, c'est à dire des particules qui réagissent et semblent réagir, communiquer instantanément entre elles quelle que soit la distance qui les sépare.

C'est un phénomène curieux qui fonctionne car effectivement les particules "prennent" le même comportement (au sens des propriétés) instantanément et en pulvérisant la limite de la vitesse lumière.

En fait, ce phénomène s'explique pour l'instant par le fait que les particules bien que spatialement séparées restent en fait une seule et même entité (ce qui sous-entend que la structure de l'espace versus le quantique n'est pas ce que l'on croit).

L'intrication permet la téléportation quantique, voici un petit résumé :

Je suis à New York City (NYC) et j’ai un ami situé à Paris. Je souhaite téléporter un photon de NYC à Paris. Pour que la téléportation soit une réussite, il faut que le photon de Paris présente les mêmes propriétés que le photon situé à NYC (ils doivent avoir le même état quantique). Pour simplifier l’explication qui suit, on limite les propriétés du photon à l’une d’entre elles, par exemple le spin ; le raisonnement restera toutefois valable pour l’ensemble des propriétés des particules : le fait de pouvoir téléporter le spin du photon revient à démontrer que l’on peut téléporter l’ensemble des autres propriétés suivant le même principe, pas de soucis de ce côté là...

L’idée initiale pour la téléportation est que j’appelle mon ami sur Paris et que je lui communique l’état du spin de mon photon de NYC pour qu’il effectue les manipulations nécessaires pour que son photon parisien ait le même spin ; toutefois, pour connaître l’état de mon photon de NYC, je dois le mesurer ; or, la mécanique quantique stipule que la mesure déforme la propriété mesurée donc le spin. Je suis donc incapable de communiquer l’état de mon photon à téléporter avant la mesure de son spin (cet état initial, antérieur à la mesure correspond au photon que je veux téléporter ; mon photon, après la mesure, n’est plus le même et ce n’est pas cette nouvelle « version » que je veux transférer sur Paris). Nous sommes donc à priori dans une impasse.

Mais il existe (heureusement) une astuce : prenons 2 photons intriqués que nous appellerons B et C (le photon A étant celui que l’on veut téléporter) : le photon B restera à NYC tandis que le C est acheminé d’une manière ou d’une autre chez mon ami de Paris.

L’idée est maintenant de mesurer une caractéristique commune aux photons A et B, tous deux sur NYC. Cette mesure commune est permise par la mécanique quantique et peut être, par exemple, le fait de savoir que les photons A et B ont le même spin autour de l’axe vertical.

B et C étant intriqués, je peux alors appeler Paris en lui indiquant comment tourne A par rapport à B et donc par rapport à C (B et C étant intriqués) ; il pourra alors manipuler C pour que son état quantique soit comme celui de A... mais il y a encore un problème : en effectuant la mesure de cette caractéristique commune, les propriétés des photons A et B ont encore été perturbées par la mesure donc je ne connais la relation entre A et B qu’après la mesure et pas la relation qui existait avant cette mesure. Je ne connais donc pas l’état initial de A, l’état que je veux téléporter.

Mais, B et C sont intriqués ce qui veut dire que la perturbation de la mesure commune sur B se reflète aussi instantanément sur son partenaire intriqué C. En appelant mon ami à Paris et en lui donnant le résultat de mes mesures, il pourra connaître la relation entre les spins des photons A et B après la mesure et, grâce au photon C, il aura connaissance des perturbations de cette mesure.

Mon ami peut alors utiliser C pour « soustraire » la perturbation de ma mesure et esquiver ainsi l’obstacle de la duplication directe du photon A. Il a d’ailleurs été démontré qu’une seule manipulation au maximum était nécessaire sur le spin de C pour qu’il soit une copie exacte du spin de A.

Dans cette expérience de téléportation, il faut bien distinguer 2 étapes distinctes :

1) La mesure conjointe sur le photon initial et l’un des deux photons intriqués – c’est la partie quantique du processus de la téléportation

2) Le transfert du résultat de la mesure (une communication d’information) par un moyen ordinaire (téléphone, etc.) dont la vitesse est -inférieure- à celle de la lumière – c’est la partie "classique" du processus de téléportation

Il faut noter qu’au final, seul le photon C est la réplique du photon A à l’initial ; le photon A, après la mesure effectuée, est différent du photon A avant la mesure : il n’y a donc pas de copie, de duplication de A, c’est bel et bien une téléportation quantique (par un façonnage à destination d’un photon parfaitement similaire).

L’état de C étant identique à celui de A avant la mesure, cela signifie également que l’on ne connaît pas l’état du spin de C après la téléportation comme nous ne connaissions pas l’état du spin de A avant l’expérience : on peut téléporter un proton (ou tout autre particule) sans connaître son état quantique.

La téléportation quantique sur une particule a déjà été réalisé réellement ; dans le principe, on peut également le faire avec un objet macroscopique composé d’un nombre énorme de particules (il faudra également, en sus de l’état quantique de chacune des particules constitutives de l’objet, prendre en compte également l’interaction existante entre les particules de l’objet, pas gagné ...). Les lois physiques n’interdisent donc pas la réalité d’une telle expérience sur du macro mais il faudra certainement beaucoup de temps avant que notre technologie nous permette d’effectuer une telle chose (si elle peut en être capable un jour ).

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 #3542  par MIMATA
 
Petite précision, dans cette expérience, on "téléporte"instantanément une information, pas la particule elle même. Il ne s'agit pas de faire disparaitre la particule de NY pour la faire apparaitre à Paris mais simplement de transmettre les caractéristiques d'une particule à l'autre en les dupliquant. On est donc pas encore dans le cas d'une téléportation physique réelle mais plus dans une sorte de clonage.
Dernière modification par MIMATA le mercredi 14 mars 2007 à 00:02, modifié 1 fois.

 #3543  par quantique
 
Le terme téléportation n'est pas usurpé car dans le principe décrit, l'état des 2 particules est à l'identique ; or, deux particules, en l'occurence ici des photons, avec les mêmes vecteurs d'état : spin, énergie, vitesse, etc. (hormis la position bien sur puisque l'on part de téléportation) sont rigoureusement identiques ; c'est donc plus qu'un clonage mais une copie conforme.

J'insiste : ta remarque sur l'information doit nous inciter à ne pas oublier que ceci place nécessairement cette téléportation dans la limitation de la vitesse de la lumière puisque l'on ne peut pas transporter une information à une vitesse supérieure.

Quant à une téléportation au sens de télé-transportation donc sans copie, ce ne sera pas possible du moins sans avoir recours au trou de ver ou autres théories sur le continuum espace-temps.
 #4646  par GAIA
 
A Quantique

1) "Structure de l'espace, versus la quantique, n'est pas celle que l'on croit".

Ca c'est une question qui m'a empêché de dormir hier soir, que je me pose depuis un moment déjà et pour laquelle je n'ai pas de réponse.

Quel est le pendant dans la physique quantique et l'intrication des particules de l'espace spatial de la physique classique ? Il s'agit davantage d'un concept mathématique, basé sur une structure de l' espace mais pas au sens spatial d'un espace tri-dimensionnel ? Je sais pas si j'exprime bien ce que je cherche ? A moins que tu ne l'ait expliqué brillamment dans ton post et que je ne capte pas (?). Ce sujet de téléportation, intrication de particules gardant leur apport initial et acquérant une nouvelle propriété est assez ardu et complexe. C'est pas facile à maîtriser. On sent qu'intellectuellement tu t'es fait plaisir et ça fait plaisir !

Quel est le modèle avancé ou retenu ?

2) "Les particules prennent instantanément les mêmes propriétés quelle que soit la distance qui les sépare mais en pulvérisant la limite de la vitesse de la lumière".

Ca suppose donc, qu'il y a espace du domaine de l'infiniment petit mais quel espace, pas un espace spatial en 3 D ! ??

Les particules intriquées pulvérisent la limite de la vitesse de la lumière. C'est ambigu comme phrase "pulvérise la limite".

Dans l'expérience de Nicolas Gisin sur la téléportation des particules, la vitesse de la lumière pouvait être ralentie ou accélérée. Est ce que ça pourrait remettre en question la constante cosmologique de la vitesse de la lumière dans la quantique ?

Si j'ai bien compris il faut différencier la particule (émetteur), intrication = changement d'état (transmission) et la propriété de la particule, la particule acquiert un nouvel état (dans ce cas, la propriété, c'est l'information). C'est ça ?

Donc, si on a pu prouver que les tachyons véhiculant une information remontent le temps et qu'onj peut les accélérer, ça veut dire qu'ils pourraient aller plus vite que la vitesse de la lumière (???).

Ca peut, peut être aussi expliquer pourquoi, en supposant que le temps et l' Univers ont toujours existé (intemporalité), qu'il contenait déjà des informations tellement condensées qu'il ne restait pas assez de place pour les analyser et donner un résultat fiable et que l' Univers a été obligé d'augmenter sa capacité de stockage et sa mémoire vive car il pouvait s'effondrer sur lui-même. L' Univers a donc procédé à un nettoyage de sa base de données et a copié sur disquette ce qui allait devenir le Big Bang, créant ainsi, une nouvelle dimension dans laquelle était contenue toute la logique et la logistique.

T'es sûr Quantique que l'information véhiculée par les tachyons ne dépassent pas la vitesse de la lumière dans un espace confiné jusqu'au point T ?

Perso, j'ai un gros doute ?
 #4648  par quantique
 
Salut Gaïa,

Entre la dinde et les cotillons...Le tachyon ne reste pour l'instant qu'une hypothèse et par définition, il s'agit d'une particule qui se déplace TOUJOURS plus vite que la lumière = il n'enfreint donc pas la théorie de la RG car il n'atteint pas la vitesse lumière, il est toujours au delà. Ses propriétés et informations associées sont donc dans le même état supraluminique... si cette particule existe.

Pour la particule et ses propriétés, c'est subtil, en fait, en physique quantique, on peut dire qu'une particule ne possède pas tout le temps et en même temps l'ensemble de ses propriétés ce qui peut s'interpréter comme étant le fait que la particule et ses propriétés puissent être la même chose (pour donner une image, c'est comme si on disait qu'une voiture et la vitesse d'une voiture sont, à certains moments, une même "chose").

La notion d'espace et d'intrication est aussi à aborder avec recul : tout d'abord, n'oublions pas que les vecteurs d'état (l'image mathématique) d'une particule se trouve dans un espace des phases et non pas dans un espace 3D. Ceci dit, l'intrication et le changement de comportement à distance et simultané de 2 particules est bel et bien une réalité constatée dans notre espace traditionnel 3D.

Je reviens donc sur mon ancien post : les 2 particules intriquées sont une seule et même entité physique même si distantes de plusieurs milliards d'années lumière.

Les explications ? là, on spécule outrancièrement : l'espace au niveau quantique n'aurait pas une structure continue et un lien "passerait" dans un maillage particulier ou encore une information circule dans un état inconnu que ne prévoit pas la RG ou ???

J'avoue, ce type de sujet me fait plaisir ::):

Allez, passes un excellent réveillon en oubliant les tachyons au profit d'un Saint Emilion (c'est pour la rime, perso, je pencherais pour un Vosnes Romanée !! tooth )