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La fabrication de l’intrication ?

Je saisi l’occasion de la publication opportune de l’article du 5/10/2022 de Physics.aps.org : « Une ligne d’assemblage de l’intrication quantique », pour relever le fait que les physiciens ont jusqu’à présent, à mon avis, exprimé très (trop) peu de curiosité sur les conditions de réalisation de l’intrication et quel est le processus effectif en jeu. Je formule l’hypothèse qu’en connaissant plus précisément les conditions et les paramètres physiques que nous devons réunir pour fabriquer des états quantiques intriqués, nous ouvrirons la voie qui nous permettra lever le voile du caractère toujours qualifié étrange, aujourd’hui, de ce phénomène.

Ci-dessous le contenu essentiel de l’article : « Une nouvelle expérience génère de l’intrication entre plusieurs photons avec une plus grande probabilité que les méthodes habituelles, ce qui pourrait améliorer les applications en information quantique. Le calcul et la communication quantiques souvent dépendant de l’intrication d’un ensemble de plusieurs photons. Mais pour obtenir ces états multi-photons c’est un peu comme jouer à la loterie, puisque générer de l’intrication entre des photons ne réussit que sur des petites fractions de temps (sic). Une nouvelle expérience montre comment améliorer la probabilité de réussir dans ce jeu quantique. La méthode fonctionne comme une ligne d’assemblage d’intrication, dans laquelle des paires de photons intriquées sont créées dans un ordre successif et combinées avec des photons stockés.

La méthode traditionnelle pour obtenir l’intrication de plusieurs photons nécessite une collection importante de sources de photons. Chaque source génère simultanément une paire de photons intriqués, et par la suite ces photons interfèrent entre eux. Le processus est probabiliste, ce qui fait qu’à chaque étape la réussite de la production de paires intriquées est de 1 sur 20 essais. La probabilité empire exponentiellement lorsque l’intrication d’un nombre de plus en plus important de photons est tentée.

Dans la suite de l’article il nous est expliqué une technique permettant d’obtenir dans de meilleures conditions un état de multi-photons intriqués : « Christine Silberhorn de l’Université de Paderborn en Allemagne, avec ses collègues a développé une nouvelle méthode qui offre un taux de succès notamment plus élevé. Ils utilisent une source unique qui génère une succession de paires de photons polarisés et intriqués. Après que la première paire est créée, un de ces photons est stocké dans une boucle optique. Quand la source crée une nouvelle paire (ce qui peut exiger plusieurs essais), un de ces photons interfère avec le photon stocké. Si cela se réalise, cette interférence crée un état d’intrication de 4 photons. Le processus peut continuer – avec de nouvelles paires étant générées et un photon étant stocké – jusqu’à ce que l’état de multi-photons désiré soit atteint. » Effectivement, exploiter le fait déjà connu et appliqué qu’une intrication peut se transmettre via, par exemple, un photon, permet d’améliorer le résultat recherché.

Dans un article du 1^e Mars 1998, « Fondements de l’information quantique », Anton Zeilinger explique comment à cette époque on obtenait directement des photons intriqués : « Quand un faisceau laser ultraviolet frappe un cristal de béta-borate de baryum (BBO), matériel qui a des propriétés optiques non linéaire, il y a une petite probabilité qu’un des photons se désintègre en une paire de photons avec une longueur d’onde plus grande (conservation de l’énergie). Les deux photons sont émis dans deux cônes et se propagent dans des directions symétriques à la direction du photon UV original (conservation du moment). Un des photons est polarisé horizontalement et l’autre est polarisé verticalement. Il est possible d’arranger l’expérience de telle façon que les cônes se superposent. Dans cette géométrie, les photons n’ont aucune polarisation individuelle – ce que nous savons c’est que leur polarisation respective est différente. Nous avons affaire à un état intriqué. » »

Dans son article de 1998, A. Zeilinger nous explique la technique d’obtention de ce qu’on pourrait nommer un bi-photon par une voie naturelle. L’intrication des deux photons constitutifs du bi-photon est originelle. Maintenant l’exploitation des propriétés de l’intrication nous conduit à fabriquer de l’intrication d’objets quantiques à grande échelle impliquant de plus de l’intrication multiple. L’obligation technique ne devrait pas occulter le fait que nous sommes parfaitement ignorant des conditions de l’obtention de l’intrication. La voie empirique telle qu’elle est décrite dans l’article du 05/10 et l’évaluation de la réussite, en termes purement probabilistes, ne peut être que transitoire. Les physiciens concernés par le phénomène de l’intrication doivent persévérer et être curieux sur les conditions et les mécanismes qui font que l’intrication de deux objets peut être volontairement obtenue. Autant que je sache, je n’ai pas remarqué, au jour d’aujourd’hui, de publication qui se soit attaquée à ce problème.

Dans l’article du 05/10, il est indiqué que les photons interfèrent entre eux, condition de l’obtention de leur intrication appréciée en terme de pure probabilité. Il en résulte que nous sommes ignorants de la raison pour laquelle nous obtenons des objets intriqués ou pas. Pourtant il est dit que les photons interfèrent entre eux, c’est donc la reconnaissance qu’il se produit quelque chose entre eux, une sorte d’interaction, pour qu’il en résulte un ensemble intriqué. Pourquoi, comment, on obtient un résultat positif ? Etant donné que la fabrication se réalise en laboratoire, une très importante gamme de tests peut être réalisée pour améliorer la probabilité d’obtention d’ensembles intriqués. Découvrir les meilleures conditions de réalisation de l’intrication cela s’obtient en réduisant le caractère aléatoire et donc purement probabiliste de sa production. Avec le prolongement de cette logique on peut espérer isoler le minimum de critères donc le minimum de conditions physiques pour obtenir une probabilité optimale de l’obtention d’une intrication. Procédant ainsi on s’engage dans un processus vertueux nous rapprochant de l’élucidation concrète à propos de cette propriété physique. Arriver à comprendre comment, à coup sûr, on obtient de l’intrication, c’est évidemment savoir pourquoi le destin des objets intriqués nous apparaît comme tel. On pourra se libérer ainsi de l’argument de la ‘Spooky Action’. Si je puis me permettre on aura donc dépassé la période : « Intrique et tais-toi »

Puisque générer de l’intrication entre des photons ne réussit que sur des petites fractions de temps. Cette phrase dans l’article récent retient toute mon attention, bien que par manque de précision elle peut être interprétée de façons différentes. Soit dans le cadre de l’interprétation purement probabiliste, pendant un temps limité on obtient ou pas le résultat recherché. Soit il a été remarqué que la réalisation de l’intrication implique des petites fractions de temps de contact entre les photons et dans ce cas, il faut comme dans tout processus scientifique, réduire la dimension subjective voire l’annuler et chercher à évaluer la valeur effective de cette petite fraction de temps.

Selon mon hypothèse exprimée dans mon blog depuis 2012 (voir article, ‘Synthèse : un monde en Présence’), cette fraction de temps devrait être au maximum de l’ordre de 10^-26-28 s. En deçà de cette durée l’observateur est aveugle. Cela correspond à la valeur que je qualifie comme étant le Temps propre du Sujet : TpS. J’ai, une fois de plus, rendu compte d’une expérience qui pourrait tester la validité de cette hypothèse, dans mon blog, voir l’article du 08/07/2022. Certes, on pourrait imaginer des expériences plus simples ! Avec cette hypothèse je propose de prendre en compte qu’une limite rédhibitoire des capacités cérébrales de l’observateur générique s’impose. On peut en déduire, en tenant compte de la vitesse maximale correspondant à celle de la lumière, que la distance spatiale limite en deçà de laquelle on ne peut plus voir, ni concevoir, est de l’ordre de 10^-5 Fermi. Depuis longtemps nous sommes bornés effectivement par la valeur de 10^-3Fermi, taille estimée de l’électron par certains physiciens, quand d’autres reconnaissent qu’on ne peut même pas faire cette estimation.

Dans le cadre de cette problématique on devrait méditer le fait que, par exemple, dans les détecteurs au LHC, on ne peut pas voir le boson de Higgs car il a une durée de vie très courte, on ne peut ainsi que le reconstituer à partir des produits de sa désintégration.

Pour mon compte, ‘l’espace-temps étant un propre de l’être humain’, lorsque le physicien n’a pas à l’origine la capacité de discerner ni de saisir les conditions spatio-temporelles correspondantes à la formation d’un système physique constitué d’éléments quantiques, il ne peut pas par la suite discerner, après coup, les trajectoires spatio-temporelles des éléments constitutifs du système. J’ai rencontré, ce qui pourrait être considérée comme une confirmation de cette hypothèse en lisant l’article du 30 Mai 2022 dans Phys.org : « Superposition and entanglement flee the quantum nest » ; soit : « Superposition et intrication quitte le nid quantique ». J’ai déjà cité cet article avec la publication dans mon blog le 8/07/2022 avec le commentaire suivant : « La cause première de l’intrication c’est notre limite propre appelée TpS, on ne peut distinguer dans un intervalle de temps inférieur à TpS deux objets, pour nous ils ne peuvent être que dans la même bulle spatio-temporelle : donc superposés. Le corpus mathématique de la mécanique quantique est la conséquence de cette cause première. »

Je fais maintenant référence à un article datant du 21 Octobre 2022 proposé par le National Institute of Standards an Technology (NIST) : « An entangled matter-wave interferometer. Now with double the spookiness » ; soit « Un interféromètre avec onde de matière intriquée. Maintenant avec un doublement de ‘l’action fantôme’. »

En premier lieu, je cite la phrase suivante : « To entangle two objects, one must typically bring them very, very (sic) close to each other so they can interact.”, soit : « Pour intriquer deux objets, nous devons typiquement les placer très, très, proche l’un de l’autre ainsi ils peuvent interagir. » Là encore : « très, très, proche », signifie que l’on continue de se satisfaire de l’appréciation subjective qui à mon sens ne devrait plus perdurer.

La phrase suivante de l’article pourrait annuler la valeur de mon hypothèse : « The Thompson group has learned how to entangle thousands to millions of atoms even when they are millimeters or more apart (sic). They do this by using light bouncing between mirrors, called an optical cavity, to allow information to jump between the atoms and knit them into an entangled state. Using this unique light-based approach, they have created and observed some of the most highly entangled states ever generated in any system be it atomic, photonic, or solid state.”; soit : “Le groupe de Thompson a appris à intriquer des milliers, voire des millions d’atomes, même lorsqu’ils sont distants de quelques millimètres ou plus (sic). Il l’obtient en utilisant la lumière, rebondissant entre les miroirs, appelée cavité optique, pour permettre à l’information de sauter entre les atomes et de les unir étroitement dans un état intriqué. En utilisant cette approche unique basée sur la lumière, il a été créé et observé certains des états les plus intriqués jamais générés dans un système, qu’il soit atomique, photonique ou solide. »

Après réflexion je ne pense pas que ce programme de production d’intrication remette en cause mon hypothèse car l’intrication est obtenue grâce à la lumière, rebondissant entre les miroirs et grâce à son interaction intime avec les atomes elle transmet la caractéristique de l’intrication. Cette technique est exploitée depuis l’époque où il a été tenté avec succès d’intriquer des atomes de fullerène, des diamants macroscopiques à l’aide de photons voire de phonons et dans ce cas c’est le suivi de l’information qui caractérise l’état de l’intrication qui ne peut être assuré par l’observateur.