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mercredi, 13 février 2019 22:14

La physique quantique a des problemes de chats

La physique quantique a des problemes de chats physique quantique et chat de schrodinger

L'ajout d'un deuxième chat à l'expérience de chat de Schrödinger pourrait briser la physique quantique                                                                     

Même si vous ne le comprenez pas bien, vous avez forcément entendu parler un jour du chat de Schrödinger. C’est cette vieille expérience de pensée où un chat dans une boîte est à la fois vivant et mort, et est censé illustrer l’absurdité de la mécanique quantique.

Récemment, deux physiciens ont lancé une nouvelle expérience du chat de Schrödinger: ils ont ajouté un deuxième chat dans une deuxième boîte. Ce qui se passe lorsque deux observateurs ouvrent ces deux boîtes est une très mauvaise nouvelle pour la mécanique quantique.

 

Schrödinger II: La nouvelle expérience


La version originale et canonique du chat de Schrödinger, ressemble à ceci: Vous mettez un chat dans une boîte avec une fiole de poison qui se libère au hasard.

Parce que vous ne savez pas si le poison libéré, l'état du chat est incertain - il est à la fois vivant et mort jusqu'à ce que vous ouvriez la boîte.

Cette métaphore de 1935 illustre quelques principes de base de ce que l’on appelle l’ interprétation de Copenhague de la mécanique quantique.

Quand le chat est à la fois vivant et mort, il est dans un état de "superposition"; lorsque vous ouvrez la boîte et que vous voyez son état, vous avez "réduit la fonction d'onde", c'est à dire de manière les probalilités. Cela peut sembler bizarre, mais il en est de même pour les particules quantiques. Vous ne pouvez jamais les mesurer exactement; ils sont plus un nuage de probabilités qu'une "chose" concrète.

En conséquence, ils existent dans un état de superposition jusqu'à ce qu'ils soient mesurés, à ce stade leur fonction d'onde s'effondre et se retrouve donc dans un seul état déterminé. Le nuage de probabilités a disparu ainsi que l'état de superposition (vivant ET mort dans l'histoire du chat de Schödinger). La mesure affecte donc le résultat.


Ok, donc que se passe-t-il si vous modifiez un peu l'histoire? Au lieu d'un chat dans la boîte, plaçons une minuscule physicienne capable de faire ses propres observations.

C'est ce que proposait le physicien hongrois Eugene Wigner en 1967: un physicien, appelons-le Alice, pénètre dans une pièce avec un appareil de mesure qui produit l'un des deux résultats au hasard - disons qu'il lance une pièce pour montrer la tête ou la queue.

La fonction d'onde est-elle réduite lorsque Alice voit le résultat? Cela semble probable. Mais attendez - que se passe-t-il si Wigner arrive et ouvre la boîte? Alice et la pièce dans laquelle elle se trouve devraient être dans un état de superposition jusqu'à ce moment. Bizarre, non?



Alice à Quantumland



En 2016, Daniela Frauchiger et Renato Renner de l'Institut fédéral suisse de technologie ont proposé une configuration encore plus complexe : doublez la configuration de Wigner. Maintenant, vous avez deux minuscules physiciens (Alice et Bob) dans deux cases avec Wigner A et Wigner B regardant de l'extérieur (ils sont dans des pièces séparées, ils ne peuvent donc pas voir les cases de l'autre). Alice lance une pièce de monnaie, puis envoie un message quantique sur le résultat - disons, une particule quantique qui tourne dans le sens des aiguilles d'une montre s'il s'agit de la tête et dans le sens contraire des aiguilles d'une montre s'il s'agit d'une queue - à Bob. Bob utilise ses connaissances en mécanique quantique pour comprendre le résultat qu'Alice essaie de lui communiquer. Enfin, les deux Wigners ouvrent leurs boîtes et déterminent le résultat du tirage au sort. Ce qui se produit?


Selon Frauchiger et Renner, dans certains scénarios, il est possible pour les deux Wigners d’être certains du résultat mais d’apporter des réponses différentes. C'est un gros problème: il est essentiellement dit que l'interprétation de Copenhague de la mécanique quantique se contredit. Naturellement, cela a mis beaucoup de physiciens dans une frénésie certaine. "Certains sont émus", a déclaré Renner à Nature .

Cela ouvre la voie à de nouvelles pistes. L'une d'elles préconise une autre interprétation de la mécanique quantique, même si Frauchiger et Renner ont présenté le même scénario à travers quelques autres interprétations, ce qui leur a également posé problème. Une autre possibilité consiste à exécuter l'expérience à l'aide d'ordinateurs quantiques à la place de physiciens imaginaires. De cette façon, ils pourraient arrêter le programme en cours de route et voir comment les choses bougent. Malheureusement, il n’existe pas encore d’ordinateur quantique assez puissant pour le faire.

retrouvez l'article original sur le magazine curiosity

 

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