téléportation quantique

[eatsalad]

Des chercheurs néerlandais réalisent la première "téléportation quantique"

"la première "téléportation quantique" qui a consisté à transférer l'information contenue dans un bit quantique à un autre bit quantique situé 3 mètres plus loin sans que l'information ne voyage à travers l'espace"

Mince moi qui pensait qu'on ne pouvait pas transférer l'information, je pensais qu'avec l'intrication on savait qu'en touchant telle particule on allait modifier l'autre mais sans savoir ce que ce serait exactement le résultat, ba on dirait que j'avais pas compris!

[Cogite Stibon]

A ce que j'ai compris du sujet, la téléportation quantique serait utile pour sécuriser des transmissions d'informations :

L'émetteur transmet par téléportation quantique (donc impossible à intercepter) une série de bit aléatoire au récepteur.
Il utilise ensuite cette série de bit comme clef pour coder son message, qu'il transmet par un canal classique. Le message codé est indécryptable sans la clef, que seul le récepteur connait.

[eatsalad]

A ce que j'ai compris du sujet, la téléportation quantique serait utile pour sécuriser des transmissions d'informations :

L'émetteur transmet par téléportation quantique (donc impossible à intercepter) une série de bit aléatoire au récepteur.
Il utilise ensuite cette série de bit comme clef pour coder son message, qu'il transmet par un canal classique. Le message codé est indécryptable sans la clef, que seul le récepteur connait.

Oui j'avais lu un bouquin de Nicolas Gauvrit sur le sujet mais je n'ai visiblement pas tout compris

[Cogite Stibon]

mais je n'ai visiblement pas tout compris

Moi non plus
Et le résumé de l'article de sciencemagne m'aide pas beaucoup. Y a t-il un vulgarisateur quantique sur le forum ?

[Jean-Francois]

Y a t-il un vulgarisateur quantique sur le forum ?

Il ne vous a pas téléporté les infos?

Bon, je sors...

Jean-François

[Cogite Stibon]

Y a t-il un vulgarisateur quantique sur le forum ?

Il ne vous a pas téléporté les infos?

Bon, je sors...

Jean-François

Si on pars la dessus... la téléportation quantique transmet des qbit. A mon avis, c'est pas dans le cerveau que ça arrive.

Ok, je sors aussi.

[eatsalad]

En tout cas peso je n'ai rien senti

[Dash]

En tout cas, c'est un pas en avant pour les ordis quantiques. J'ai hâte qu'on en arrive à des applications pratiques, parce que depuis quelques années, on stagne et plafonne en ce qui concerne les PC (particulièrement au niveau des C.P.U)

[eatsalad]

Et la persistence des données semblaient aussi poser problème !

Je crois qu'on a le temps avant que ce soit ok si on y arrive !

[ABC]

Ca n'a pas l'air de passionner les foules la téléportation quantique. Pourtant, le développement de discussions en partant de ce sujet pourrait être intéressant.

Des participants connaissant bien le sujet pourraient en profiter pour discuter, en français, des différents aspects propres à l'information quantique, en particulier :

• les no-go theorem,
• l'hypothèse permettant d'établir ces no-go theorem. Je veux évoquer l'impossibilité de distinguer 2 mélanges statistiques de même opérateur densité. Ces 2 mélanges représentent, en fait, deux états indiscernables d'un même système observé à la condition qu'il soit impossible de connaître l'état d'un système plus vaste contenant le système observé (sans détruire l'information additionnelle requise pour caractériser l'état quantique de ce système plus vaste avant que ne soit prélevée cette information additionnelle),
• les éléments qui permettent de se faire une idée de la solidité de cette hypothèse compte tenu des recherches en cours (notamment dans le domaine des mesures faibles),
• le lien de l'hypothèse d'indiscernabilité de mélanges statistiques (identiques du point de vue de leur opérateur densité réduit et obtenus par décohérence de l'état de l'appareil de mesure) avec le second principe de la thermodynamique.

Je réponds quand même.

Des chercheurs néerlandais réalisent la première "téléportation quantique"
"la première "téléportation quantique" qui a consisté à transférer l'information contenue dans un bit quantique à un autre bit quantique situé 3 mètres plus loin sans que l'information ne voyage à travers l'espace"

Ce qui est obtenu pour la première fois, ce n'est pas le fait d'avoir réalisé une téléportation quantique, mais

The unique thing about our method is that the teleportation is guaranteed to work 100%. The information will always reach its destination, so to speak. And, moreover, the method also has the potential of being 100% accurate.

http://www.tudelft.nl/en/current/latest ... e-up-data/

Mince moi qui pensait qu'on ne pouvait pas transférer l'information, je pensais qu'avec l'intrication on savait qu'en touchant telle particule on allait modifier l'autre mais sans savoir ce que ce serait exactement le résultat, ba on dirait que j'avais pas compris!

Si, si, vous aviez bien compris. L'information n'est "pas complètement" téléportée en un seul coup. Il y a toujours deux étapes dans la téléportation vers un qubit B de Bob, intriqué avec un qubit A d'Alice, de l'information quantique portée par un qubit C détenu par Alice.

On part d'une situation dans laquelle :

• une paire (A,B) de qubits en état d'intrication maximale est détenue :
  • par Alice pour le qubit A
  • par Bob pour le qubit B
• l'information enregistrée sur le qubit C détenu par Alice doit être téléportée sur le qubit B détenu par Bob.

1ère étape :
Alice réalise, de son côté, une mesure de Bell sur la paire de qubits (A,C) qu'elle détient. Du côté d'Alice, 4 états intriqués résultant de la mesure de Bell qu'elle a réalisée sont possibles :

• Etat 1 : 00 + 11
• Etat 2 : 00 - 11
• Etat 3 : 01 + 10
• Etat 4 : 01 - 10

(où 0 représente le spin +1/2 selon z par exemple et, dans ce cas, 1 représente le spin -1/2 selon z aussi)

Côté Bob, le photon détenu par Bob se met immédiatement dans un des 4 états possibles image de l'état du qubit C que l'on veut copier (cf. http://fr.wikipedia.org/wiki/T%C3%A9l%C ... _quantique, Protocole de téléportation quantique A/, B/ et C/ pour une description plus détaillée)

On a "instantanément transféré" "presque" toute l'information. Toutefois, le choix entre ces 4 images possibles sur la sphère de Bloch est "contrôlé" par le hasard quantique. Bob ne peut pas savoir qu'on a cherché à lui transmettre une information et son qubit B n'a qu'une chance sur 4 d'être dans l'état de spin que l'on voulait copier.

2ème étape :
Alice transmet à Bob, par voie classique (donc à vitesse inférieure ou égale à celle de la lumière), le résultat aléatoire 1, 2, 3 ou 4 qu'elle a obtenu à l'issue de sa mesure de Bell. Selon la valeur 1, 2, 3 ou 4 maintenant connue de Bob, Bob n'a plus qu'à réaliser une action unitaire appropriée U1, U2, U3 ou U4 sur son qubit C pour le mettre dans l'état exact où se trouvait le qubit C qu'Alice voulait téléporter.

Alice a pu téléporter l'état du qubit C sans même connaître cet état. D'ailleurs si elle ne connaît pas, à l'origine, l'état du qbit C, elle ne peut pas accéder à la connaissance de l'état de ce qubit et téléporter son état initial. En effet, dans ce cas, elle projetterait le qubit C dans un état propre de sa mesure de spin, modifiant cet état avant téléportation alors qu'on veut téléporter l'état initial du qubit C et non un état modifié par une mesure préalable.

Une fois sa mesure de Bell réalisée, Alice peut jeter ses qubit A et C à la poubelle. Ils ne contiennent plus aucune information sur l'état du qubit C avant mesure de Bell, état initial dont elle a fait cadeau à Bob en téléportant (à eux deux par les actions décrites) l'état du qubit C avant mesure de Bell sur le qubit B détenu par Bob.

[Chanur]

Ca n'a pas l'air de passionner les foules la téléportation quantique.

Bah si (sauf que je ne suis pas une foule ) mais j'ai trop peur d'écrire des âneries ...

[Nicolas78]

Mince moi qui pensait qu'on ne pouvait pas transférer l'information, je pensais qu'avec l'intrication on savait qu'en touchant telle particule on allait modifier l'autre mais sans savoir ce que ce serait exactement le résultat

Donc elle (l'information) ne toucherais aucune autre particule ?
Elle passe par ou ?

Dsl mais j'y connais rien.

[ABC]

Je pensais qu'avec l'intrication on savait qu'en touchant [en mesurant une observable O_A relative à] telle particule [A] on allait modifier [l'état quantique de] l'autre [particule B] mais sans savoir ce que ce serait exactement le résultat [de mesure d'une observable O_B relative à la particule B].

Donc elle (l'information) ne toucherait aucune autre particule ?

En mécanique quantique, l'information n'est pas une notion uniquement relative à un système observé, mais une notion relative à une interaction entre un système observé et un observateur et dont le résultat ne peut être prédit que statistiquement. Les résultats d'une mesure quantique dépendent (statistiquement seulement) :

• de l'état quantique du système observé,
• du mode d'interaction choisi par l'observateur.

Lorsque, par exemple, deux particules A et B de spin 1/2 sont en état dit singulet ( l+z -z> - l-z +z>) la mesure (par Alice) du spin selon z de la particule A projette instantanément la particule B (de Bob) dans l'état de spin opposé selon z.

La causalité relativiste n'est cependant pas objectivement mise en cause car Bob n'a aucun moyen de savoir qu'Alice a tenté de lui envoyer un message. Bien que Bob détienne désormais une particule B en état de spin vertical, il n'en sait rien et n'a aucun moyen de le savoir. En effet, on ne sait pas mesurer la fonction d'onde d'un système unique. Bien que la particule B ait été instantanément mise dans un état de spin vertical, aucune information ne peut en être tirée par Bob.

L'impossibilité de transmettre instantanément de l'information entre Alice et Bob en utilisant un système formé de 2 systèmes A et B EPR corrélés l'un détenu par Alice, l'autre détenu par Bob, est démontrée par le no-signalling theorem.

L'hypothèse à la base de ce théorème est celle de l'impossibilité de distinguer deux mélanges statistiques caractérisés par un même opérateur densité. En particulier, il n'est pas possible de distinguer :

• un mélange moitié moitié de spin +z/-z,
• un mélange moitié moitié de spin +x/-x.

[eatsalad]

Merci ABC ! Je crois que je vais devoir relire plusieurs fois l'article et votre post, mais je suis satisfait de savoir que j'avais à peu près compris ce que disait Nicolas Gisin !!
(J'ai écrit Nivolas Gauvrit dans mon post plus haut au lieu de Nicolas Gisin, m'étais trompé de Nicolas...)

En gros, on peut téléporter de l'information mais sans savoir ce qu'elle contient ni si elle a été effectivement transférée ?

[ABC]

On peut téléporter de l'information mais sans savoir ce qu'elle contient

Oui. C'est même indispensable si on n'a pas de connaissance préalable de l'état quantique que l'on veut téléporter. En effet, acquérir une information complète sur l'état quantique d'un système unique, c'est le modifier puisqu'on doit, pour cela, le projeter sur un état propre d'un ensemble complet d'observables qui commutent (une seule observable suffit si l'état en question est celui d'un simple qubit).

Ni si elle a été effectivement transférée ?

On sait, par contre, dire de façon sûre que cette information n'a pas été "complètement" transférée tant qu'Alice n'a pas communiqué, par voie classique (donc à vitesse < c), le résultat de sa mesure de Bell sur son couple de qubits (A, C) (où A désigne le qubit EPR corrélé avec le qubit B de Bob sur lequel Alice veut télécopier l'information stockée sur son qubit C).

Tant que Bob ne connait pas le résultat de la mesure de Bell d'Alice, le qubit B de Bob est sur un point de la sphère de Bloch parmi 4 points possibles. Ces 4 points précis (parmi l'infinité 2D des points de la sphère de Bloch) dépendent de façon unique de l'état quantique du qubit C d'Alice. C'est ce qu'il faut comprendre par information "presque complètement" transférée.

Le qubit B de Bob a été "instantanément" projeté sur l'un de ces 4 points par la mesure de Bell d'Alice.... Mais il n'y a qu'une chance sur 4 que se soit le bon.

C'est seulement après avoir pris connaissance du résultat de la mesure de Bell d'Alice (parmi les 4 résultats de mesure de Bell possibles) que Bob peut effectuer une action U1, U2, U3 ou U4 sur son qubit B pour l'amener dans l'état où se trouvait le qubit C d'Alice avant mesure de Bell.

J'ai mis "instantanément" entre guillemets puisque la simultanéité entre ce que fait Alice et, de son point de vue, le résultat qu'elle induit sur le qubit B de Bob est valide dans tous les référentiels inertiels. Ce n'est pas possible en relativité puisque la simultanéité dépend du référentiel inertiel considéré.

Une solution à ce problème d'interprétation consiste à admettre l'existence d'un référentiel quantique privilégié. C'est l'interprétation réaliste, explicitement non locale (en violation de l'invariance de Lorentz donc) de la non localité quantique (interprétation par laquelle j'ai été tenté pendant très longtemps). Elle correspond au point de vue (pas toujours très connu) de Bohm, Bell, Goldstein, Scarani, Valentini, Percival et quelques autres.

L'interprétation des positivistes résout ce problème en balayant d'un revers de main l'interprétation réaliste explicitement non locale de la non localité quantique. Asher Peres ou Antony Leggett vous diront que le vecteur d'état d'un objet observé (la représentation pourtant la plus complète à ce jour de cet objet) ne représente pas une entité physique objective présente quelque part dans notre espace-temps.

Le vecteur d'état (ou fonction d'onde) doit être considéré (selon eux) comme un outil prédictif, point. L'état quantique d'un système se balade dans son espace de Hilbert, pas dans notre espace-temps. Il se manifeste dans notre espace temps seulement quand on le siffle. C'est l'interprétation majoritaire. cf. Quantum Information and Relativity Theory Asher Peres, Daniel R. Terno (2003) http://arxiv.org/abs/quant-ph/0212023v2

Une 3ème interprétation me semble gagner du terrain, c'est l'interprétation réaliste time-symmetric de la mécanique quantique : cf. Y. Aharonov, PG. Bergmann, JL. Lebowitz, Time symmetry in the quantum process of measurement, Physical Review B (1964); 134 (6): 1410-1416. http://dx.doi.org/10.1103/PhysRev.134.B1410. Elle caractérise les systèmes physiques à un instant t par 2 vecteurs d'état : cf. two state vector formalism, Y. Aharonov, L. Vaidman (2007) http://arxiv.org/abs/quant-ph/0105101 :

• un vecteur d'état antérieur à l'instant t évoluant du passé vers le futur
• un vecteur d'état postérieur à l'instant t évoluant du futur vers le passé

Dans cette interprétation là :

• pas besoin de violation d'invariance de Lorentz,
• pas besoin de projeter au niveau quantique une violation de symétrie T (dont tout laisse à penser qu'elle est exclusivement de nature thermodynamique statistique)
• ni de penser que la lune existe seulement quand je la regarde.

Il suffit d'interpréter la causalité, l'écoulement irréversible du temps du passé vers le futur et notre perception classique du monde qui nous entoure comme une émergence statistique cf.:

• Diamonds's Temperature: Unruh effect for bounded trajectories and thermal time hypothesis, P. Martinetti, C. Rovelli (2004) http://arxiv.org/abs/gr-qc/0212074
• Forget time, C. Rovelli (2009) http://arxiv.org/abs/0903.3832
• Environment as a Witness: Selective Proliferation of Information and Emergence of Objectivity in a Quantum Universe, Harold Ollivier, David Poulin, Wojciech H. Zurek (2005) http://arxiv.org/abs/quant-ph/0408125

La raison pour laquelle ce formalisme à deux vecteurs d'état (ne s'écartant pas d'un iota, mathématiquement, du formalisme quantique standard) peut commencer à être pris au sérieux, ce sont les confirmations expérimentales qui ont été obtenues concernant la mesure faible : cf. Y. Aharonov, D.Z. Albert, L. Vaidman, How the result of a measurement of a component of the spin of a spin-1/2 particle can turn out to be 100. Physical Review Letters (1988); 60 (14): 1351-1354. http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.60.1351.
La mesure faible a émergé naturellement de la présentation time symmetric de la mécanique quantique.

A. Peres ainsi que A. Leggett ont initialement contesté les résultats de mesure faible cf. :

• AJ. Leggett, Comment on “How the result of a measurement of a component of the spin of a spin-1/2 particle can turn out to be 100”, Physical Review Letters (1989); 62 (19): 2325–2325 http://dx.doi.org/10.1103
• A. Peres, Quantum measurements with post-selection, Physical Review Letters (1989); 62 (19): 2326–2326.
  http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.62.2326

Désormais, plus personne ne conteste les résultats de mesure faible eux-mêmes. Par contre, l'interprétation rétrocausale proposée par les tenants de l'interprétation time-symmetric de la mécanique quantique reste à ce jour largement minoritaire, mais elle me semble gagner du terrain : cf. Y. Aharonov, E. Cohen, D. Grossman, A.C. Elitzur, Can a future choice affect a past measurement’s outcome? International Conference on New Frontiers in Physics", Crete, June 2012, http://arxiv.org/abs/1206.6224.

L'interprétation rétrocausale chère aux tenants du formalisme à deux vecteurs d'états permet à l'information de circuler d'Alice vers Bob :

• d'abord en "descendant" du présent vers l'instant passé de création de la paire (A,B) de qubits intriqués en partant de l'instant et du lieu où Alice fait sa mesure de Bell.
• Ensuite en "remontant" du passé vers le présent de Bob en repartant de l'instant et du lieu de création de la paire (A,B) de qubit intriqués pour aller modifier l'état du qbit B de Bob.

La vitesse de la lumière n'est alors jamais dépassée au cours de ce voyage de l'information d'Alice vers Bob. L'invariance de Lorentz est respectée, la symétrie T aussi, la lune existe même si je ne la regarde pas. Par contre, la causalité est violée au niveau interprétatif.

Cette interprétation est tellement choquante vis à vis de nos préjugés d'observateurs macroscopiques avec un enchaînement cause-effet bien rangé dans le sens passé futur que les répugnances métaphysiques suscitées sont faciles à comprendre (ou à admettre). Les objections que j'ai pu lire à cette interprétation sont d'ailleurs amusantes car elles contiennent implicitement les conclusions qu'elles visent à démontrer.

[Chanur]

Merci.

[BeetleJuice]

A votre avis, ABC, est-ce que vous pensez qu'il y a moyen pour que vous arriviez à vulgariser un peu tout ça pour quelqu'un dont les notions de maths et de physique sont tellement anciennes et peu développées que Lorentz lui évoque plus un nom de marque de voiture qu'un nom de physicien* ?

Ou bien est-ce que je dois renoncer à comprendre pour le moment ?

[NEMROD34]

[Christian]

AAARRRRRGGGggggg! Ma pôvre p'tite tête vient d'exploser!

Christian

[Chanur]

A votre avis, ABC, est-ce que vous pensez qu'il y a moyen pour que vous arriviez à vulgariser un peu tout ça pour quelqu'un dont les notions de maths et de physique sont tellement anciennes et peu développées que Lorentz lui évoque plus un nom de marque de voiture qu'un nom de physicien* ?

Ou bien est-ce que je dois renoncer à comprendre pour le moment ?

Je me permets de répondre à la place de ABC.
A mon avis, l'important est de maîtriser les outils mathématiques nécessaires. Tout dépend donc de votre niveau en math.

Pour la relativité restreinte (c'est à dire sans tenir compte de la gravitation), c'est assez basique : grosso-modo le niveau BAC. Il faut avoir des connaissances élémentaire en géométrie (la notion de repère, de distance, de vecteur).
On peut séparer l'aspect purement cinématique (on ne s'occupe que des vitesses sans chercher ce qui les fait varier) et l'aspect dynamique, pour lequel il est préférable de connaître correctement la mécanique Newtonienne.
C'est une bonne chose de connaître la théorie des tenseurs : elle simplifie les choses et est indispensable pour la suite.

Pour la relativité générale (on ajoute la gravitation), il faut maîtriser la relativité restreinte, la théorie des tenseurs, la topologie et la géométrie non-euclidienne. C'est déjà nettement plus coton : la topologie est très abstraite et la géométrie non-euclidienne facilement contre-intuitive.

Pour la mécanique quantique, il faut connaître la mécanique de Hamilton (équivalente à celle de Newton, mais avec un mode de calcul très différent), le calcul différentiel et intégral dans le cas de fonctions de plusieurs variables, l'algèbre des nombre complexes, les espaces vectoriels, les applications linéaires et leur formulation matricielle. Là aussi, c'est plus simple si on connaît les tenseurs.

Pour la théorie quantique des champs (mécanique quantique relativiste), il faut maîtriser la mécanique quantique et la relativité restreinte.

Et j'imagine qu'en connaissant parfaitement tout ce qui précède, on doit être près à travailler à la construction des théories des cordes ou de la gravitation quantique à boules, c'est à dire physique quantique + gravitation.

Des gens plus calés que moi (je vais, en gros, jusqu'aux bases de la relativité générale et de la théorie quantique des champs) pourront sûrement corriger des erreurs ou des oublis.

[curieux]

Et j'imagine qu'en connaissant parfaitement tout ce qui précède, on doit être près à travailler à la construction des théories des cordes ou de la gravitation quantique à boules, c'est à dire physique quantique + gravitation.

Je m'étais dit : résiste, résiste, mais j'y arrive pas.
Avec la théorie quantique à boules on ne peut qu'associer la théorie des cornes.
Bon, je ne moque pas, c'est juste de la bonne humeur mon lapin.

[eatsalad]

Qui a dit que la science était morose !

[Chanur]

Et j'imagine qu'en connaissant parfaitement tout ce qui précède, on doit être près à travailler à la construction des théories des cordes ou de la gravitation quantique à boules, c'est à dire physique quantique + gravitation.

Je m'étais dit : résiste, résiste, mais j'y arrive pas.
Avec la théorie quantique à boules on ne peut qu'associer la théorie des cornes.
Bon, je ne moque pas, c'est juste de la bonne humeur mon lapin.

Oups !

à boucle

[curieux]

T'inquiétes, y a que Zaber, Gatti et Science-Creation qui n'ont pas corrigé mentalement et pour qui tu as perdu toute crédibilité.

[Chanur]

T'inquiétes, y a que Zaber, Gatti et Science-Creation qui n'ont pas corrigé mentalement et pour qui tu as perdu toute crédibilité.

Oh, je ne m'inquiète pas plus que ça ... C'est juste dommage pour ceux qui veulent faire une recherche avec des mots clefs et qui risquent de s'éloigner du sujet ...

Mais je voulais ajouter quelque chose : l'ensemble du cursus demande des années de travail à des étudiants particulièrement doués et intéressés par le sujet. Pour les autres, c'est carrément inaccessible.

Reste la vulgarisation. Et là, c'est assez délicat de séparer le bon grain de l'ivraie. D'une part un bon vulgarisateur doit posséder à fond son sujet, d'autre part, il doit être capable de le traduire en termes compréhensibles par un profane, ce qui est très loin d'être facile, et enfin, le lecteur de vulgarisation doit bien se rendre compte que, même s'il a bien compris, il n'est pas pour autant armé pour raisonner par lui-même.

Pour la vulgarisation, je ne saurais trop recommander les forums de Futura-Sciences, et en particulier, pour la physique quantique, Didier Lauwaert, sous le pseudo Deedee81 (modérateur de Futura-Sciences). Il allie de très solides compétences à un rare talent pour les rendre accessibles et à une gentillesse à toute épreuve.
Evidemment, Futura-Sciences est un forum en libre accès, et les réponses qu'on obtient ne sont pas forcément pertinentes. Il faut trier.