Physique, information et calcul (6)
Et voila, mes cours de L3 se sont terminés... Fin avril, dernier cours durant lequel j'ai parlé de la notion de décohérence qui est une conséquence naturelle de l'intrication et aussi du contenu thermodynamique des états quantiques (hélas un peu à la bourre)... Mais cela j'en parlerai dans un prochain post.
Ensuite les deux dernières séances ont été consacrées aux exposés des étudiants qui servent de validation au cours:
Mardi 15 mai 2012 (18h - 20h amphi Schrödinger)
Des circuits supraconducteurs pour manipuler l’information quantique
L’univers multiple d’Everett
Le darwinisme quantique de Zureck
Mardi 22 mai 2012 (18h - 20h20 amphi Schrödinger)
Les expériences d’électrodynamique quantique en cavité
Comment estimer au mieux un état quantique inconnu ?
Les codes correcteurs d’erreurs quantiques
L’algorithme de Shor
En fait, le groupe sur le darwinisme quantique a déclaré forfait mais tous les autres ont présenté leur exposé. Dans l'ensemble ce fut un succès: les étudiants ont retiré de là les messages essentiels que nous voulions leur transmettre à savoir que le fait que l'information est nécessairement véhiculée par des objets physique a des conséquences tout à fait importantes et est en fait à l'origine des différences essentielles entre quantique et classique.
Dans le détail, comme nous avions une écrasante majorité de physiciens dans le public, je m'attendais à ce que les étudiants soient plus à l'aise sur des exposés "physique" (circuits supraconducteurs, électrodynamique en cavité) que sur les exposés d'information quantique pure... Et je serrais un peu les fesses pour les exposés concernant les fondements de la théorie quantique comme celui sur les travaux d'Everett... Mais en fait, c'est l'inverse qui s'est produit: l'exposé sur les codes correcteurs quantiques nous a épaté par sa clarté et sa profondeur et j''ai appris et compris pas mal de choses en lisant leur rapport!
Le groupe sur Everett a également fait un excellent boulot, résumant parfaitement l'apport d'Everett, distinguant ce qui était justifié dans ses travaux de ce qui y était conjecturé. Bref un exposé précis et clair là où il aurait été facile de produire une bouillie métaphysique un peu floue. Par comparaison, les groupes sur les exposés de physique étaient plus à la peine... Retrospectivement, je réalise qu'il y a de bonnes raisons là derrière: les exposés d'info quantique et même celui sur Everett portaient sur des choses plutot bien délimitées. Certes il y avait des aspects mathématiques mais rien d'insurmontable. Par contre, apprécier l'électrodynamique en cavité ou comprendre l'essence de ce qui fait marcher les qubits supras nécessite un certain recul et de faire appel aux connaissances issues de plusieurs branches de la physique. Et cela, visiblement, c'est un peu dur pour les L3...
Mais bon, pour l'année prochaine, on leur donnera les sujets plus tôt avec plus de clefs pour s'y retrouver et approfondir ces sujets... D'ailleurs, c'est un des points qu'ils ont souligné dans le questionnaire d'évaluation que nous avons fait circuler. Mais ça, j'en parlerai dans un prochain post!
Stay tuned...
Revolution
Ouaaaahhhhh ça à l'air fabuleux!
Une série post-apocalyptique de JJ Abrams.... ça va dépoter!
Derrière le miroir sans tain: rencontres quantiques entre électrons (et trous)...
Ah ca y est: l'article sur le partitionnement des électrons individuels sur une lame semi-réflechissante est enfin publié dans Physical Review Letters (en editor's suggestion en plus). Cet article marque une "pierre blanche" dans le développement de l'optique quantique électronique. Ce n'est pas la première expérience qui met en évidence la cohérence quantique des électrons se propageant dans les canaux de bord de l'effet Hall quantique mais c'est la première qui met en évidence l'effet Hanbury Brown et Twiss avec une source d'électrons uniques à la demande.
On y décrit une expérience dans laquelle on partitionne les électrons émis par une source d'électrons uniques sur une structure appelée contact ponctuel quantique et qui joue le rôle de lame semi réfléchissante pour les electrons. Bon déjà quand on électron arrive sur un tel miroir semi-réfléchissant, il part soit d'un coté, soit de l'autre... Ca parait con, mais cela n'avait pas été vérifié dans un système conducteur avec une source d'électrons uniques.
Ceci étant, ce n'est pas la fin de l'histoire car dans un conducteur, il y a plein d'électrons. Vraiment plein... Or quand on envoie deux particules sans interactions de chaque coté d'un miroir semi-réfléchissant, il se produit un truc tout à fait remarquable. Si les particules sont "classiques" ou bien parfaitement discernables, elles se réfléchissent de manière indépendante, chacune choisissant si elle sera transmise ou réfléchie indépendemment de ce que fera l'autre (on les suppose sans interactions). Mais dans le monde quantique, les choses ne se passent pas comme cela. Deux particules identiques étant justement indiscernables, elles ont plein de chemins possibles pour sortir toutes deux du même coté: soit l'une est transmise et l'autre réfléchie ou bien l'une et réfléchie et l'autre est transmise. Et selon les règles de la mécanique quantique, ces deux chemins vont interférer. C'est l'essence de l'effet Hanbury Brown et Twiss...
Du coup, on crée des corrélations dans les sorties des particules et ce, en l'absence d'interactions entre elles! C'est juste un effet d'interférence quantique liée à leur indiscernabilité. Pour des photons, cela tend à les faire ressortir du même coté alors que pour les électrons, c'est l'inverse: ils se fuient comme la peste. Mais bon je radote vu que j'ai déjà expliqué cela dans un précédent post.
Le truc, c'est que on a mis cela en évidence expérimentalement. Enfin c'est le travail de mes collègues à Paris... Le circuit utilisé est représenté sur l'image ci dessous: on voit nettement la source d'électrons uniques (l'électrode dorée dans le quadrant supérieur gauche avec une boucle bleue dessinée dessus) et le miroir semi réfléchissant (la machoire formée par deux électrodes au milieu). Les lignes bleues marquent le trajet des électrons...
Déjà pour que ce circuit fonctionne, c'est pas gagné. Mais pour mesurer les fluctuations de courant en sortie c'est carrément Moise et les hébreux dans le Sinai. Sauf que la mer Rouge ne s'ouvre pas et qu'il ne faut pas que ca dure autant parce qu'un projet ANR et une thèse, c'est 3 ans! Et en principe, le prophète ne meurt pas avant la fin de l'expérience...
C'est dans la mesure qu'est la principale difficulté et le gros exploit technique de l'expérience: il faut être capable de détecter une fluctuation correspondant à une variation de courant électrique de quelques milliers d'électrons par seconde. Pour mesurer une telle variation, il faut acquérir des données pendant une heure! La raison en est simple: le circuit de détection produit lui même du bruit, qui est comparable au fond cosmologique... et le bruit qu'on cherche à mesurer est environ 100000 fois plus faible. Pour vous donner une image, c'est un peu comme chercher à entendre une personne chanter "Au clair de la Lune" dans un stade de foot un soir de coupe du Monde!
Si vous voulez savoir comment ils ont fait pour y arriver: lisez l'article suivant... C'est du grand art!
Bref avec tout cela, l'expérience a mis en évidence l'effet Hanbury Brown et Twiss parce que dans un conducteur, il y a des excitations dans les deux voies d'entrées. D'un coté, celles qu'on met volontairement au moyen de la source d'électrons unique. Et de l'autre, sur l'autre canal d'entrée (voie 2 sur le schéma ci dessus), il y a celles crées par les fluctuations thermiques. En opérant la source dans deux régimes différents, on arrive à voir une variation du bruit en sortie qui reflète précisément la tendance à s'éviter pour deux électrons (ou des absences d'électrons) arrivant avec la même énergie sur le miroir semi-réfléchissant...
Dans ce papier, le gros du travail est venu de l'équipe expérimentale. On ne le dira jamais assez: faire marcher une manip pareille, c'est comme monter une exploitation maraichère bio en Patagonie: vous avez interêt à avoir la foi... Là dedans, Charles et moi avons apporté notre contribution théorique en calculant le bruit dans un modèle d'électrons sans interactions. Et si vous lisez le papier, vous verrez que cela marche plutot bien... ce qui est étonnant quand on sait que les interactions devraient bousculer cette image simple...
Mais alors quel intérêt d'utiliser une théorie potentiellement inadaptée pour décrire cette expérience me direz vous ? Bon tout d'abord, c'est nous qui avons suggéré comment reconstruire les excitations émises par la source par une variante de cette expérience et c'est ce qui in fine montrera vraiment ce qu'il advient des électrons... Ensuite, l'origine de la réduction du bruit est la même qu'il y ait des interactions ou pas. Ce que la comparaison favorable entre le modèle sans intéraction et l'expérience montre, c'est que si les interactions jouent un rôle, elles ne changent pas vraiment le nombre d'excitations hors des fluctuations thermiques générées par la source. Et bon, nous avons des raisons de penser que c'est sans doute cela qui se passe...
Donc la suite de l'histoire, c'est la caractérisation des interactions dans le circuit. Et en fait, c'est faisable avec le circuit ci dessus. Mais ça c'est une autre histoire!
Affaire à suivre donc...
PS: stricto censu, les choses se passent sur le contact ponctuel quantique mais j'ai trouvé amusant de glisser une référence dans le titre de ce post (-:...
Epilogue: demain sera ce que nous en ferons...
Puisque la campagne est terminée et que les urnes ont parlé, il est temps que je dise ce que j'ai vu durant le débat et ce soir...
D'un coté, une intelligence intense, intuitive, impulsive, capable de replacer ses actions dans un tout cohérent là où nous avions vu une agitation brouillonne, capable aussi de diagnostic fulgurants comme sur l'énergie, le fait que nous vivons un enchainement de crise qui est la mutation d'un Monde... "A mind that burns like fire"... Je comprends qu'il ait suscité un tel phénomène d'adhésion dans son propre camp.
Mais c'est un esprit brillant qui malheureusement n'a pas exorcisé ses démons intérieurs. Et lors du débat nous l'avons vu s'acharner pitoyablement à ésquiver les faits... L'intelligence de Nicolas Sarkozy, c'est finalement la figure de l'Albatros. Elle pourrait tutoyer les cimes, traverser les océans mais, empétré son égo comme l'Albatros dans ses ailes, elle reste clouée sur le pont du bateau et retombe sans arrêt. Consciente de ses limites, frustrée de ne pas être reconnue, dévorée par son besoin de reconnaissance, cette intelligence qui aurait pu être flamboyante n'a que trop cèdé à la colère et s'est aventurée du coté obscur en choississant de flatter la jalousie et la peur de l'Autre.
Alors pourquoi ce discours final qui somme toute aura été assez remarquable: a t'on vu beaucoup de perdants d'une présidentielle appeler à se réjouir de l'expression de la démocratie, expliquer avec une certaine émotion qu'il souhaitait bonne chance à son successeur et expliquer que maintenant, il faudrait apprendre à faire sans lui et qu'il redeviendrait un simple citoyen parmis les autres?
Finalement, ce discours de fin, il avait comme un petit gout de la rédemption d'Annakin Skywalker dans le retour du Jedi... Sauf que comme il n'est pas devenu Dark Vador, je ne suis pas sur qu'il soit vraiment allé au bout du chemin qui le libérerait de ses démons intérieurs. So far so good, la page de sa présidence est tournée. Ce soir est le premier jour du reste de sa vie...
Et notre nouveau président alors?
Je n'ai pas senti la même assurance, les mêmes fulgurances ou alors, il cache sacrément bien son jeu... Mais l'élection à la présidence de la République n'est pas un concours de flamboyance intellectuelle. Le nouveau président le sait bien et se connait bien lui même. Il sait qu'il n'est ni Barrack Obama, ni Ghandi, ni Michel Rocard. C'est une intelligence moins flamboyante que ces trois là mais elle est méthodique, précise, tenace, et soucieuse de justice et d'honnêteté. Cet homme ne recherche pas la lumière qui lui aurait manqué par le passé et en ce sens, il est plus libre. J'imagine qu'il a du s'interroger longuement avant de se lancer dans la bataille qui vient de se terminer ce soir et que sa décision fut murement réfléchie.
Il y a quelques jours, Le Monde organisait un face à face entre ce futur président normal et une intelligence habituée à penser la complexisté et qui se projette avec enthousiasme dans le monde d'après la crise, à savoir Edgar Morin...
J'ai trouvé leur dialogue très intéressant car les deux se complètent. L'un travaille à inventer, imaginer, conceptualiser ce que pourrait être le monde d'après. L'autre devra aider notre monde actuel à se transformer. L'un peut laisser son esprit se projeter dans la stratosphère, l'autre devra aider notre navire commun à naviguer dans la tempète. Ce n'est pas la même chose. Ce ne sont pas les mêmes qualités qui seront requises...
En orientant son action sur la justice et la restauration d'un espoir pour la jeunesse, le nouveau président vise juste. En mettant en avant l'échelon européen pour peser sur la marche du Monde, il est lucide. Et pour une fois, je vais la jouer optimiste: en lisant le dialogue Morin/Hollande, en écoutant le nouveau président ce soir, j'ai eu l'intuition qu'il cherchera vraiment à opérer cette synthèse entre les cimes et les paquerettes... Il n'y arrivera sans doute qu'imparfaitement et sans doute le sait t'il déjà. Et cela, c'est déjà un bon point de départ surtout si nous aussi, simples citoyens, en sommes conscients...
Alors, aujourd'hui commence une présidence "normale" dans notre République... Demain, nous retournerons au travail, la crise et les problèmes seront toujours là... Alors certes, les lendemains ne vont pas chanter. Mais après tout, notre avenir sera ce que nous en ferons, ensemble.
Bon, une bonne chose de faite!
Yes we did!
Bon demain est un autre jour... Va falloir bosser mais au moins ça sera dans la bonne humeur.
