L'ami de Wigner et les mesures quantiques

Dans le monde de la mécanique quantique, il y a des concepts étranges et fascinants qui remettent en question notre compréhension de la réalité. Un de ces expériences de pensée est connue sous le nom d'"ami de Wigner". Cette expérience explore ce qui se passe quand un observateur mesure un système quantique, et qu'un autre observateur regarde ce premier observateur pour voir ce qu'il a mesuré. Les implications de ce scénario soulèvent des questions sur ce que nous pouvons savoir et si nous pouvons communiquer à distance sans aucun délai, ce qu'on appelle le principe de non-signalisation.

#L'expérience de L'ami de Wigner

Dans l'expérience de l'ami de Wigner, nous avons deux Observateurs : Wigner et son ami, qu'on va appeler "l'ami". L'ami effectue une mesure sur un système quantique, et Wigner mesure ensuite l'état de l'ami après cela. Cette configuration soulève des questions délicates sur comment on comprend les Mesures en mécanique quantique.

Quand l'ami mesure le système quantique, il enregistre un résultat dans sa mémoire. Cependant, quand Wigner effectue sa mesure, il change ce qui est enregistré dans la mémoire de l'ami. Cela pose un problème : après que Wigner ait mesuré, la mémoire de la mesure de l'ami ne correspond plus à ce que l'ami a enregistré à l'origine. Le changement de mémoire entraîne de la confusion sur ce que l'ami a réellement observé.

#Comprendre les mesures

En mécanique quantique, les mesures changent l'état du système observé. La mesure de Wigner altère l’enregistrement du résultat de l'ami. Cela signifie qu'après que Wigner a mesuré, l'ami pourrait ne plus se souvenir de ce qu'il a vu à l'origine. Cette situation introduit l'idée d'un "paradoxe", où deux observateurs ont des enregistrements différents du même événement.

Le cœur du paradoxe réside dans le fait que Wigner et l'ami semblent décrire les mêmes mesures mais de manières fondamentalement différentes. Cela montre que ce qu'un observateur voit peut ne pas correspondre à ce qu'un autre observateur enregistre, selon qui mesure et quand.

#Principe de non-signalisation

Le principe de non-signalisation est une idée centrale en mécanique quantique qui dit que l'information ne peut pas être transmise instantanément entre des observateurs éloignés. Si deux observateurs sont loin l'un de l'autre, changer l'information d'un observateur ne devrait pas affecter l'information de l'autre. Si l'ami est conscient des changements dans sa mémoire après la mesure de Wigner, cela pourrait permettre la signalisation entre eux, violant le principe de non-signalisation.

Par exemple, si l'ami pouvait dire si sa mémoire avait changé après la mesure de Wigner, il pourrait communiquer cela à Wigner, permettant à l'information de voyager plus vite que la lumière. C'est une préoccupation majeure dans la théorie quantique car cela contredirait ce que nous savons sur les limites du transfert d'information.

#Changements de mémoire

Quand Wigner effectue sa mesure, il change la mémoire de l'ami sur sa mesure passée. Avant l'intervention de Wigner, l'ami a un souvenir spécifique d'un résultat de mesure. Après l’évaluation de Wigner, la mémoire de l’ami peut ne plus refléter cette information d'origine. Cette discordance crée une tension entre ce que l’ami perçoit et ce que Wigner observe.

Dans des configurations plus simples, où il n'y a qu'un seul observateur mesurant un seul système, la situation semble assez claire. L'observateur mesure, enregistre et conserve ses trouvailles. Cependant, introduire plusieurs observateurs et des mesures complexes peut créer des scénarios où les enregistrements sont en conflit, rendant difficile de savoir qui sait quoi.

#Implications de la prise de conscience

Si l'ami avait même une petite prise de conscience de comment la mesure de Wigner a modifié sa mémoire, cela pourrait mener à la signalisation. Par exemple, si l'ami sait que sa mémoire a changé, il pourrait communiquer cela à Wigner, envoyant effectivement un signal sur son état interne. Ceci viole le principe selon lequel aucune information ne peut être transmise plus vite que la lumière.

Les implications vont au-delà de la simple théorie. Si des observateurs peuvent être conscients des changements dans leur mémoire dus à la mesure d'un autre, cela permet une communication qui ne devrait pas être possible. Cette conscience conduit à la conclusion que l'ami ne doit pas être capable de se rappeler sa mesure précédente après la mesure de Wigner.

#Le scénario étendu de l'ami de Wigner

En allant au-delà de l'expérience originale de l'ami de Wigner, les chercheurs ont envisagé des scénarios encore plus compliqués où plusieurs observateurs existent. Dans ces configurations étendues, un observateur mesure une partie d'un état quantique, tandis qu'un autre observateur regarde une autre partie du même état. Cela introduit le potentiel de signalisation si les observateurs peuvent être conscients des changements dans leurs Mémoires.

Dans ces scénarios, la mémoire de l'ami et l'information qui y est stockée deviennent critiques. Si les deux observateurs (l'ami et une autre personne, appelons-la Bob) pouvaient influencer les mémoires de l'autre par des mesures, cela pourrait mener à une situation où l'un pourrait envoyer des signaux instantanément. Cette possibilité soulève des questions critiques sur la façon dont nous interprétons les mesures et le flux d'information dans un contexte de mécanique quantique.

#Protocoles de signalisation

Pour illustrer le potentiel de signalisation, imaginez une situation où Bob est loin de Wigner et de l'ami. Bob pourrait faire un choix sur la manière de mesurer sa partie du système, et selon ce choix, les souvenirs de l'ami pourraient être différents après la mesure de Wigner. Si l'ami peut discerner un changement notable dans sa mémoire à cause des mesures de Bob, il pourrait alors communiquer cela à Wigner.

Cette configuration est particulièrement préoccupante car elle permet à Bob, par son choix de mesure, d'envoyer de l'information à l'ami et à Wigner d'une manière qui viole le principe de non-signalisation. L'ami pourrait, en théorie, informer Wigner des changements d'une manière qui ne devrait pas être possible selon notre compréhension actuelle de la mécanique quantique.

#Conclusion

L'exploration de l'ami de Wigner et des scénarios étendus ouvre un domaine d'étude fascinant en mécanique quantique. Au fur et à mesure que les observateurs effectuent des mesures, les changements de mémoire et le potentiel de signalisation révèlent des complications dans notre compréhension de la réalité et de la communication au sein des systèmes quantiques.

Dans le domaine de la mécanique quantique, l'idée que la connaissance d'un observateur pourrait affecter la compréhension d'un autre soulève des dilemmes philosophiques intrigants. Le principe de non-signalisation reste une pierre angulaire de la théorie, soulignant la nécessité d'une réflexion soigneuse sur la façon dont les mesures, les changements de mémoire et les relations entre les observateurs sont comprises.

À mesure que la recherche continue, nous pourrions découvrir de nouvelles perspectives qui approfondissent notre compréhension de ces principes fondamentaux, repoussant les limites de ce que nous pensons savoir sur le monde quantique.