2- source of Aspect’s 1982 experiment

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1 2- source of Aspect’s 1982 experiment

2 Violation de l‘inégalité de Bell sur 10 km
1997

3 L’explication par causes communes est en
Le Labo d 1 KNbO 3 9.3 km 8.1 km quantum channel F laser L P R++ R-+ R+- R-- 2 APD - + & FS Z FM 7.3 km 4.5 km 10.9 km L’explication par causes communes est en contradiction avec les résultats expérimentaux. Donc, la Nature n’est pas entièrement locale. On parle de non-localité quantique.

4 La non-localité chez Newton
Selon la théorie de la gravitation de Newton, si on déplace une pierre sur la lune, notre poids sur terre est immédiatement modifié. Newton était très conscient de la non-localité de sa théorie de la gravitation universelle. Newton n’aimait pas du tout cette non-localité, pourtant la physique a vécu avec jusqu’en 1915 (relativité générale d’Einstein). Newton: « Qu’un corps puisse agir sur un autre à distance, à travers un espace vide est pour moi une si grande absurdité qu’à mon avis aucun homme ayant une faculté de réfléchir avec compétence aux problèmes philosophiques ne peut y tomber. »

5 ) Différence entre non-localité quantique et non-localité chez Newton:
La non-localité chez Newton permettrait de communiquer instantanément à distance. La non-localité quantique ne permet pas de communiquer. En effet, le “message” consisterait en bits aléatoires ! Une non-localité sans hasard violerait la relativité. La non-localité quantique avec hasard co-existe pacifiquement avec la relativité.

6 L’expérience de Genève: Téléportation Quantique
Photon = particule inséquable (atome) de lumière Photon polarisé Photon dépolarisé ( poussière)

7 Alice Bob Quai E.Ansermet Plainpalais 2 km de fibre optique
Paire de photons intriqués

8 Quai E.Ansermet Plainpalais Alice Bob 2 km de fibre optique

9 Alice Bob Mesure de Bell Etes-vous similaires ? les 2 photons
Quai E.Ansermet Plainpalais Alice Bob Mesure de Bell les 2 photons interagissent Etes-vous similaires ? 4 résultats possibles: 0, 90, 180, 270 degrés

10 Alice Bob Mesure de Bell les 2 photons interagissent
Quai E.Ansermet Plainpalais Alice Bob Mesure de Bell les 2 photons interagissent 4 résultats possibles: 0, 90, 180, 270 degrés Corrélation parfaite La corrélation est indépendante de l’état du photon téléporté

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12 Téléportation résultats: Probabilité de succès = 93% ± 4%
L’information nécessaire pour terminer la téléportation est infiniment moindre que celle nécessaire pour décrire la structure téléportée.

13 Qu’est-ce qui est téléporté ?
Selon Aristote, les objets sont constitués de substance et de forme, ie de particules élémentaires et d’états quantiques. La matière et l’énergie ne peuvent pas être téléportées: elles ne peuvent pas être transférées d’un endroit à un autre sans passer par des lieux intermédiaires. Toutefois, les états quantiques, i.e. la structure ultime des objets, peuvent être téléportés. Donc, un objet peut être transféré d’un endroit à un autre sans jamais exister en aucun lieu intermédiaire! Mais seule la structure est téléportée, la matière reste à la source et doit déjà être présente au récepteur.

14 Téléportation d’intrication
Photons intriqués bien qu’il ne se soient jamais rencontrés téléportation mesure de Bell source de paires de photons intriqués source de paires de photons intriqués

15 Vers un internet quantique
Il nous manque encore la capacité de stocker l’intrication: développer des mémoires quantiques est un gand défi !

16 A quoi ça sert ? A la fascination du physicien (2ème mission de l’Université) A la formation des étudiants (1ère mission de l’Université) technologie du futur, attrayante technologie des télécoms d’aujourd’hui simplicité mathématique Aux communications sécurisées de demain (3ème mission de l’Université)

17 Application: cryptographie quantique
Idée: Inscrivons un message dans la structure d’un système quantique et téléportons-le. Comme la structure disparaît “ici” pour réapparaître “là”, aucun espion ne peut intercepter le message. Leçon de Physique Appliquée (simplifier un max tout en gardant l’essence): Il suffit de téléporter une clé de codage, donc de “téléporter du bruit”. On peut mettre la source d’intrication chez Alice.

18 Contrôle continue 1. Vrai / Faux ???
FAUX ! Pour terminer le processus de téléportation il faut qu’Alice envoie à Bob le résulat de sa mesure de Bell. Cela représente très peu d’information, mais cela limite la téléportation à la vitesse de la lumière. L’homme qui tire 2x plus vite que la lumière Pas tout faux … le phénomène aléatoire déclenché lors de la mesure de Bell par Alice se manifeste instantanément chez Bob. L’homme qui tire 2x plus vite que la lumière

19 2. Qu’est-ce qui peut être téléporté ?
2. Qu’est-ce qui peut porter la structure téléportée ? 2. Qu’est-ce qui peut être téléporté ? Photon C’est fait C’est fait …depuis qcq mois Atome Probablement un jour ... Molécule Virus ?? Impossible ?? Encore du domaine de la science-fiction Object usuel

20 Conclusions ne pouvait l’imaginer !
La Nature est encore plus merveilleuse qu’on ne pouvait l’imaginer ! La physique n’a pas fini de nous surprendre: pour la 1ère fois de son histoire elle est confrontée à des phénomènes qui n’ont pas – et n’auront jamais – d’explications locales ! Nos notions d’espace, de temps et d’information sont mises à rude épreuve !

21 Une bonne lecture: Initiation à la Physique Quantique
par Valerio Scarani. Edition Vuibert, 2003 (sur Amazon, par exemple) Prof. Singapour Calgary Canada Post-doc Vienne Prof. Barcelone Finance Londres Californie CEO id Quantique Genève Industrie Zürich Chercheur CNRS-Nice Secrétaire scientifique 2003