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2- source of Aspect’s 1982 experiment

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Violation de l‘inégalité de Bell sur 10 km

1997

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KN

bO

3

9.3 km8.1

km

quantum channel

quan

tum

cha

nnel

F

laserL

P

R+

+

R-+

R+

-

R--

AP

D1 -

AP

D1 +

AP

D2 -

AP

D2 +

&

FS

ZF

S FM

FM

Z

7.3

km4.

5 km

10.9 km

Le Labo

L’explication par causes communes est encontradiction avec les résultats

expérimentaux.

Donc, la Nature n’est pas entièrement locale.On parle de non-localité quantique.

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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. »

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Différence entre non-localité quantiqueet non-localité chez Newton:

La non-localité chez Newton permettraitde communiquer instantanément à distance.

La non-localité quantique ne permet pasde communiquer. En effet,le “message” consisteraiten bits aléatoires !

Une non-localité sans hasard violerait la relativité.La non-localité quantique avec hasard co-existe pacifiquementavec la relativité.

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L’expérience de Genève: Téléportation Quantique

Photon = particule inséquable (atome) de lumière

Photonpolarisé

Photon dépolarisé( poussière)

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Quai E.Ansermet Plainpalais

2 km defibre optique

2 km defibre optique

Paire de photons intriqués

Alice

Bob

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2 km defibre optique

Quai E.Ansermet Plainpalais

Alice

Bob

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Mesure de Bell

les 2 photonsinteragissent

Etes-vous similaires ?

Quai E.Ansermet Plainpalais

4 résultats possibles:0, 90, 180, 270 degrés

Alice

Bob

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Mesure de Bell

les 2 photonsinteragissent

4 résultats possibles:0, 90, 180, 270 degrés

Corrélation parfaite

La corrélation est indépendante de l’état du photon téléporté

Quai E.Ansermet Plainpalais

Alice

Bob

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Téléportation résultats: Probabilité de succès = 93% ± 4%

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.

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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.

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A B C D

Téléportation d’intrication

mesure de Bell

Photons intriqués bien qu’il ne se soient jamais rencontrés

source depaires de photons

intriqués

source depaires de photons

intriqués

téléportation

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Vers un internet quantique

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

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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)

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Application: cryptographie quantique• 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.

Idée:

www.idquantique.com

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.

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L’homme qui tire 2x plus vite que la lumièreL’homme qui tire 2x plus vite que la lumière

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.

Pas tout faux … le phénomènealéatoire déclenché lors de la mesure de Bell par Alice se manifeste instantanément chez Bob.

Contrôle continue

1. Vrai / Faux ???

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2. Qu’est-ce qui peut être téléporté ?Photon

Atome

Molécule

Virus

Object usuel

C’est fait

C’est fait …depuis qcq mois

Probablementun jour ...

?? Impossible ??

Encore du domainede la science-fiction

2. Qu’est-ce qui peut porter la structure téléportée ?

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Conclusions

• 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 !

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Initiation à la Physique Quantiquepar Valerio Scarani.

Edition Vuibert, 2003(sur Amazon, par exemple)

Une bonne lecture:

2003

Prof.Singapour

Prof.CalgaryCanada

Post-docVienne

Prof. BarceloneFinance Londres

Post-docCalifornie

CEOid QuantiqueGenève

IndustrieZürich

ChercheurCNRS-Nice

Post-docSingapour

IndustrieGenève Secrétaire

scientifiqueGenève