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Physics Essays

Psychophysical interactions with a double-slit interference pattern

Dean I. Radin, Leena Michel, James Johnston, Arnaud Delorme A

Published Dec 30, 2013• 47 citations
Publisher

Abstract

Previously reported experiments suggested that interference patterns generated by a double-slit optical system were perturbed by a psychophysical (i.e., mind-matter) interaction. Three new experiments were conducted to further investigate this phenomenon. The first study con- sisted of 50 half-hour test sessions where participants concentrated their attention-toward or -away from a double-slit system located 3 m away. The spectral magnitude and phase associated with the double-slit component of the interference pattern were compared between the two attention condi- tions, and the combined results provided evidence for an interaction (effect size ¼� 0.73 6 0.14, p ¼ 2.4 � 10 � 7 ). One hundred control sessions using the same equipment, protocol and analysis, but without participants present, showed no effect (effect size ¼ 0.04 6 0.10, p ¼ 0.71). A Fraunhofer diffraction model was used to explore various interpretations of this outcome. This analysis suggested that the distribution of light between the two slits and the horizontal stability of the laser beam were the principle components of the optical system that were perturbed. The sec- ond experiment used a duplicate double-slit system and similar test protocol, but it was conducted over the Internet by streaming data to participants' web browsers. Some 685 people from six conti- nents contributed 2089 experimental sessions. Results were similar to those observed in the first experiment, but smaller in magnitude (effect size ¼� 0.09 6 0.02, p ¼ 2.6 � 10 � 6 ). Data from 2303 control sessions, conducted automatically every 2 h using the same equipment but without observ- ers showed no effect (effect size ¼� 0.01 6 0.02, p ¼ 0.61). Distance between participants and the optical system, ranging from 1 km to 18,000 km, showed no correlation with experimental effect size. The third experiment used a newly designed double-slit system, a revised test protocol, and a simpler method of statistical analysis. Twenty sessions contributed by 10 participants successfully replicated the interaction effect observed in the first two studies (effect size ¼� 0.62 6 0.22, p ¼ 0.006). V C 2013 Physics Essays Publication .( http://dx.doi.org/10.4006/0836-1398-26.4.553) Resume´: Des experiences realisees precedemment suggerent que des franges d'interferences generees par un systeme de double fente optique peuvent etre perturbees par des interactions psycho-physiques (c'est-a `-dire des interactions entre conscience et matiere). Trois nouvelles expe ´- riences ont emenees pour etudier ce phenomene. Dans la premiere e au cours de 50 seances d'une demi heure chacune, des participants ont concentreleurs attentions soit pour influencer un systeme de double fente situee a` 3 m de distance, soit pour ignorer ce meme systeme. L'ampleur et la phase spectrale associee aux franges d'interference ont ecompares entre les deux conditions de focalisation de l'attention, et les resultats combines sont compatibles avec l'hypothese d'une inter- action entre conscience et matiere (taille d'effet ¼� 0.73 6 0.14, p ¼ 2.4 � 10 � 7 ). De plus, l'effet n'est pas present quand la meme analyse est effectuee sur cents sessions controles utilisant le meme equipement et le meme protocole, mais fonctionnant en l'absence de participants (taille d'effet ¼ 0.04 6 0.10, p ¼ 0.71). Un modele de diffraction de Fraunhofer utilisepour explorer dif- ferentes interpretations de ce resultat suggere que la distribution de la lumiere entre les deux fentes et la stabilitehorizontale du faisceau laser sont les principaux composants du systeme optique qui ont eperturbes. La seconde experience utilise un systeme de double fente et un protocole de test similaire, mais elle a etemenee sur Internet en envoyant en temps reel les donnees du systeme de double fente aux navigateurs Web des participants. 685 personnes provenant de six continents ont contribue ´ 2089 sessions experimentales. Les resultats sont similaires ala premiere experience mais la taille d'effet est de plus faible amplitude (taille d'effet ¼� 0.09 6 0.02, p ¼ 2.6 � 10 � 6 ). Les don- nees de 2303 sessions de controle, realiseautomatiquement toutes les deux heures en utilisant le meme e mais sans observateurs n'ont montreaucun effet (taille d'effet ¼� 0.01 6 0.02, p ¼ 0.61). La distance entre les participants et le systeme optique, qui va de 1 km a ` 18,000 km, n'est pas correlee avec la taille de l'effet experimental. La troisieme experience utilise un systeme

DOI
10.4006/0836-1398-26.4.553

Related papers

Psychophysical modulation of fringe visibility in a distant double-slit optical system

Dean I. Radin, Leena Michel, Arnaud Delorme A

To investigate von Neumann’s proposal that an “extra-physical process” is involved in the measurement of a quantum system, an online experiment was conducted using a double-slit optical system. In a counterbalanced fashion, participants focused their attention toward or away from a feedback signal linked in real-time to the double-slit component of an interference pattern. A line camera continuously recorded the interference pattern at 4 Hz, and for each camera image fringe visibility was determined for the central 20 fringes. During 2013 and 2014, a total of 1,479 people from 77 countries contributed 2,985 test sessions. Over the same period 5,738 sessions were run as controls by a computer programmed to simulate human participants. The results showed that with human observers the fringe visibility at the center of the interference pattern deviated from a null effect by 5.72 sigma (p = 1.05×10), with the direction of the deviation conforming to the observers’ intentions. The same analysis applied to the control data resulted in an overall deviation of -0.17 sigma. After consideration of alternative explanations, these results were found to support von Neumann’s conclusion that the mind of the observer is an inextricable part of the measurement process. This type of experiment offers a means of empirically resolving longstanding questions about the role of consciousness in the physical world. Resume: Pour examiner si le concept de von Neumann en mecanique quantique d'une interaction de nature « non-physique » est mieux interpretee comme une forme passive d'observation ou comme une influence active, une experience a ete menee sur Internet en utilisant un systeme optique a double fente. Dans un protocole contrebalance, les participants ont concentre ou non leurs attentions sur un signal representant en temps reel le niveau d’interference du systeme de double fente. Une camera enregistrait en continu le motif d'interference a 4 Hz, et pour chaque image, la visibilite d’interference des 20 franges d’interference centrales a ete calculee. Au cours des annees 2013 et 2014, 1479 personnes en provenance de 77 pays ont contribue 2985 sessions. Au cours de la meme periode 5738 sessions controles ont ete enregistrees par un ordinateur qui simulait un participant humain. Les resultats ont montre que la visibilite d'interference pendant les periodes de concentration

Physics Essays•Mar 10, 2016•42 citations

Psychophysical interactions with a double-slit interference pattern: Exploratory evidence of a causal influence

Dean I. Radin, Helané Wahbeh, Leena Michel +1 more

An experiment we conducted from 2012 to 2013, which had not been previously reported, was designed to explore possible psychophysical effects resulting from the interaction of a human mind with a quantum system. Participants focused their attention toward or away from the slits in a double-slit optical system to see if the interference pattern would be affected. Data were collected from 25 people in individual half-hour sessions; each person repeated the test ten times for a total of 250 planned sessions. “Sham” sessions designed to mimic the experimental sessions without observers present were run immediately before and after as controls. Based on the planned analysis, no evidence for a psychophysical effect was found. Because this experiment differed in two essential ways from similar, previously reported double-slit experiments, two exploratory analyses were developed, one based on a simple spectral analysis of the interference pattern and the other based on fringe visibility. For the experimental data, the outcome supported a pattern of results predicted by a causal psychophysical effect, with the spectral metric resulting in a 3.4 sigma effect (p = 0.0003), and the fringe visibility metric resulting in 7 of 22 fringes tested above 2.3 sigma after adjustment for type I error inflation, with one of those fringes at 4.3 sigma above chance (p = 0.00001). The same analyses applied to the sham data showed uniformly null outcomes. Other analyses exploring the potential that these results were due to mundane artifacts, such as fluctuations in temperature or vibration, showed no evidence of such influences. Future studies using the same protocols and analytical methods will be required to determine if these exploratory results are idiosyncratic or reflect a genuine psychophysical influence.

Physics Essays•Mar 25, 2021•15 citations

Psychophysical effects in double-slit interference patterns: Response to a critique

Dean I. Radin, Helané Wahbeh, Leena Michel +1 more

An experiment was conducted to explore possible psychophysical influences on interference patterns generated by an optical double-slit system. The experiment was motivated by a proposed explanation of the quantum measurement problem by John von Neumann and others, namely that consciousness collapses the quantum wavefunction. The study design generated a single database partitioned into eight differential tests, four in experimental conditions where participants alternately directed their attention toward and away from the optical system, and four in sham conditions when no one was present. The planned analysis was comparison of means in attention-toward vs. attention-away conditions; a secondary analysis added later, but before the data were examined, was comparison of variances. After adjusting the eight mean comparisons for multiple testing, none were statistically significant, but one of the eight variance differences was suggestively significant.To date, 11 of 28 conceptual replications of this experiment, reported by four independent teams, have reported statistically significant outcomes (p < 0.05, two-tail), where only one would be expected by chance. Given the implications of psychophysical effects on our understanding of the role of consciousness in the physical world, we encourage others to attempt to replicate this experiment.

•Oct 21, 2019•5 citations

Transport mésoscopique dans des systèmes d'électrons fortement corrélés

G. Vasseur

A l’heure ou la miniaturisation electronique atteint ses limites, une meilleure comprehension du transport quantique a travers des systemes de dimensionalite reduite, dans lesquels l’interaction entre electrons ne peut plus etre ignoree ou meme traitee comme une perturbation, devient primordiale. La description theorique du transport electronique dans de tels systemes est de fait un des problemes majeurs de la physique mesoscopique actuelle. Le traitement correct des correlations introduites par l’interaction est un probleme extremement non-trivial et malgre les nombreux travaux entrepris dans cette thematique et les resultats accumules, beaucoup reste a faire pour reellement comprendre les effets des correlations dans les nano-systemes. L’approche retenue dans cette these consiste a simuler sur ordinateur des modeles physiques simplifies et a se limiter a des tailles suffisamment petites pour pouvoir faire un traitement numerique exact. Le but est de mettre en evidence les mecanismes qui prennent place dans ces modeles et qui peuvent etre similaires a ceux qui apparaissent dans les systemes reels. En calculant numeriquement (a l’aide de la technique de diagonalisation exacte de Lanczos) la statistique des niveaux d’energie multi-particules, nous avons etudie les effets combines du desordre et de l’interaction dans les systemes bidimensionnels. Alors que l’interaction diminue les correlations spectrales et donc augmente la localisation des electrons (caractere isolant) dans le regime de faible desordre, un comportement non-monotone apparait dans le regime de fort desordre. Dans ce regime, alors que les electrons sont deja localises par le desordre, une interaction moderee a un effet delocalisant. Cette conclusion est confirmee par une etude de la structure des fonctions d’onde multiparticules. L’effet de delocalisation peut etre compris comme resultant de reorganisations de charge dues a une competition entre le desordre et l’interaction pour etablir la structure de l’etat fondamental. Nous nous sommes egalement interesse a l’influence des correlations sur la conductance des boites quantiques. Pour calculer numeriquement la conductance en prenant en compte toutes les correlations, nous avons utilise une methode recemment developpee : la methode de la boucle, utilisant un code base sur l’algorithme DMRG. La generalisation de la methode a des systemes inhomogenes a permis d’etudier l’effet d’une tension de grille sur la conductance d’une chaine en interaction. Bien que le couplage entre la chaine et les fils jouant le role de reservoirs soit parfait dans notre modele, nos resultats numeriques, etendus par une etude analytique dans la limite de forte interaction, montrent que le blocage de Coulomb apparait sous l’effet des correlations. L’existence de ce blocage de Coulomb en l’absence de barrieres de potentiel constitue le resultat le plus important de cette these. Enfin, nous avons aussi travaille au developpement de la methode de la boucle pour des systemes avec spin. Introduire ce degre de liberte est bien evidemment souhaitable en vue d’ameliorer le realisme des modeles etudies. Les premiers resultats que nous avons obtenus montrent que la methode est toujours valable pour ces systemes.

•Jan 1, 2006•0 citations

System Integration of High-Performance Continuous-Variable Quantum Key Distribution

Yoann Piétri

Systèmes intégrés de distribution quantique de clés à variables continues à haute performance La Distribution Quantique de Clé (QKD) est l'application la plus proéminente et la plus mature des communications quantiques. Elle permet à deux utilisateurs de confiance, généralement appelés Alice et Bob, lorsqu'ils ont accès à un canal quantique public et à un canal classique public mais authentifié, d'échanger une clé secrète avec une sécurité qui est basée, non pas sur des hypothèses calculatoires comme c'est le cas dans la cryptographie classique, mais sur les lois de la Physique, et ainsi protège même contre un attaquant sans limites. Les protocoles de QKD se basent sur le théorème de non-clonage, ainsi que sur le principe de base que la mesure d'un système quantique altère son état. Ces protocoles sont majoritairement regroupés en deux familles : les protocoles à Variables Discrètes (DV), qui encodent l'information sur des propriétés discrètes de photons uniques, et les protocoles à Variables Continues (CV), qui encodent l'information sur des degrés de liberté continus; en pratique les quadratures du champ électro-magnétique. Bien que les protocoles DV aient plus de maturité, peuvent fonctionner à de plus grandes distances, et bénéficient d'un traitement de signal plus simple, les protocoles CV peuvent fonctionner à température ambiante avec de grandes efficacités et des hauts taux de répétition. Cette thèse se concentre majoritairement sur des protocoles CV-QKD, et s'adresse à des défis associés à l'intégration de systèmes CV-QKD. Elle montre l'intégration de composants optiques pour créer un récepteur CV-QKD basé sur la photonique sur silicium, et les performances du récepteur sont testées avec une expérience complète de CV-QKD, montrant son opération jusqu'à une distance de 23 km. Elle montre aussi l'intégration logicielle de notre plateforme expérimentale de CV-QKD comme une suite logicielle libre appelée QOSST: Quantum Open Software for Secure Transmissions. Le logiciel effectue le contrôle des équipements, le traitement numérique des signaux pour Alice et Bob (comprenant la synchronisation des horloges, de la fréquence de la phase), les communications classiques avec l'authentification, l'estimation des paramètres et le calcul du taux de clé secrète. Il est agnostique aux équipements et peut être utilisé dans de nombreux scénarios. Une documentation complète est aussi fournie dans l'espoir que le logiciel puisse abaisser les barrières pour initier la recherche en CV-QKD mais aussi pour que d'autres groupes puissent participer à son développement. L'autonomie du logiciel lui permet aussi de trouver des relations cruciales entres les paramètres du traitement numérique des signaux et la performance. En utilisant notre système, nous démontrons des taux de clé positifs jusqu'à 25 km de distance. Notre prototype est ensuite intégré sur un réseau déployé en région Parisienne, en particulier démontrant la faisabilité d'un lien déployé de 15 km entre deux nœuds dans Paris. L'infrastructure de communications quantiques est aussi utilisé pour déployer des systèmes commerciaux DV-QKD, et pour effectuer une expérience avec un nœud de confiance sécurisé avec de la Cryptographie Post-Quantique sur un lien de 57 km. Le coût énergétique de la CV-QKD est aussi étudié, avec une approche orientée équipements, et une approche plus théorique pour donner une limite basse sur la consommation du protocole. L'approche théorique est, de son côté, capable de donner la tendance globale, alors que l'approche orientée équipements permet de donner un ordre de grandeur sur la consommation des premiers prototypes de CV-QKD, et de trouver une relation intéressante entre le coût énergétique des équipements et le coût des algorithmes de post-traitement. Finalement, les détecteurs utilisés pour l'expérience de CV-QKD sont mis en considération pour un autre protocole sur la vérification de l'Échantillonnage Bosonique. Les premières simulations ainsi que la préparation expérimentale permettent de mettre en lumière les défis d'une telle expérience.

•Dec 9, 2024•0 citations

Psychophysical Effects on an Interference Pattern in a Double-Slit Optical System

Dean I. Radin, Arnaud Delorme A

Objective: A two-year online experiment tested the hypothesis that focused human attention alternatively directed toward or away from a double-slit optical system would affect the interference pattern in a predictable, unidirectional fashion. A control condition was employed by having a web server periodically simulate a human observer. Method: Based on the results of an independent reanalysis of these data and the outcome of an independent conceptual replication, we revisited the original directional hypothesis to explore the possibility that mind-wandering and other distractions might have caused attention or intention to unpredictably fluctuate. That in turn might have caused the hypothesized psychophysical influence to be more readily detected as a bidirectional effect (i.e., a shift in variance) rather than as unidirectional effect (a shift in mean). To test this idea, we developed a variance-based analysis using data collected during the first year of the experiment and applied it to data from the second year. Results: The first year’s data showed that experimental sessions conducted by humans resulted in significant variance differences as compared to control sessions conducted by a computer, z = 4.16, p = .00002. The same analysis applied to the second year’s data resulted in z = 3.14, p = .0008. Examination of environmental and apparatus variables indicated that those factors were not responsible for the observed changes in variance. Conclusion: The results suggest that a variance analysis may be more sensitive to psychophysical effects in this type of experiment.

Journal of Anomalous Experience and Cognition•Oct 18, 2022•6 citations
Previously reported experiments suggested that interference patterns generated by a double-slit optical system were perturbed by a psychophysical (i.e., mind-matter) interaction. Three new experiments were conducted to further investigate this phenomenon. The first study con- sisted of 50 half-hour test sessions where participants concentrated their attention-toward or -away from a double-slit system located 3 m away. The spectral magnitude and phase associated with the double-slit component of the interference pattern were compared between the two attention condi- tions, and the combined results provided evidence for an interaction (effect size ¼� 0.73 6 0.14, p ¼ 2.4 � 10 � 7 ). One hundred control sessions using the same equipment, protocol and analysis, but without participants present, showed no effect (effect size ¼ 0.04 6 0.10, p ¼ 0.71). A Fraunhofer diffraction model was used to explore various interpretations of this outcome. This analysis suggested that the distribution of light between the two slits and the horizontal stability of the laser beam were the principle components of the optical system that were perturbed. The sec- ond experiment used a duplicate double-slit system and similar test protocol, but it was conducted over the Internet by streaming data to participants' web browsers. Some 685 people from six conti- nents contributed 2089 experimental sessions. Results were similar to those observed in the first experiment, but smaller in magnitude (effect size ¼� 0.09 6 0.02, p ¼ 2.6 � 10 � 6 ). Data from 2303 control sessions, conducted automatically every 2 h using the same equipment but without observ- ers showed no effect (effect size ¼� 0.01 6 0.02, p ¼ 0.61). Distance between participants and the optical system, ranging from 1 km to 18,000 km, showed no correlation with experimental effect size. The third experiment used a newly designed double-slit system, a revised test protocol, and a simpler method of statistical analysis. Twenty sessions contributed by 10 participants successfully replicated the interaction effect observed in the first two studies (effect size ¼� 0.62 6 0.22, p ¼ 0.006). V C 2013 Physics Essays Publication .( http://dx.doi.org/10.4006/0836-1398-26.4.553) Resume´: Des experiences realisees precedemment suggerent que des franges d'interferences generees par un systeme de double fente optique peuvent etre perturbees par des interactions psycho-physiques (c'est-a -dire des interactions entre conscience et matiere). Trois nouvelles expe ´- riences ont emenees pour etudier ce phenomene. Dans la premiere e au cours de 50 seances d'une demi heure chacune, des participants ont concentreleurs attentions soit pour influencer un systeme de double fente situee a 3 m de distance, soit pour ignorer ce meme systeme. L'ampleur et la phase spectrale associee aux franges d'interference ont ecompares entre les deux conditions de focalisation de l'attention, et les resultats combines sont compatibles avec l'hypothese d'une inter- action entre conscience et matiere (taille d'effet ¼� 0.73 6 0.14, p ¼ 2.4 � 10 � 7 ). De plus, l'effet n'est pas present quand la meme analyse est effectuee sur cents sessions controles utilisant le meme equipement et le meme protocole, mais fonctionnant en l'absence de participants (taille d'effet ¼ 0.04 6 0.10, p ¼ 0.71). Un modele de diffraction de Fraunhofer utilisepour explorer dif- ferentes interpretations de ce resultat suggere que la distribution de la lumiere entre les deux fentes et la stabilitehorizontale du faisceau laser sont les principaux composants du systeme optique qui ont eperturbes. La seconde experience utilise un systeme de double fente et un protocole de test similaire, mais elle a etemenee sur Internet en envoyant en temps reel les donnees du systeme de double fente aux navigateurs Web des participants. 685 personnes provenant de six continents ont contribue ´ 2089 sessions experimentales. Les resultats sont similaires ala premiere experience mais la taille d'effet est de plus faible amplitude (taille d'effet ¼� 0.09 6 0.02, p ¼ 2.6 � 10 � 6 ). Les don- nees de 2303 sessions de controle, realiseautomatiquement toutes les deux heures en utilisant le meme e mais sans observateurs n'ont montreaucun effet (taille d'effet ¼� 0.01 6 0.02, p ¼ 0.61). La distance entre les participants et le systeme optique, qui va de 1 km a ` 18,000 km, n'est pas correlee avec la taille de l'effet experimental. La troisieme experience utilise un systeme
To investigate von Neumann’s proposal that an “extra-physical process” is involved in the measurement of a quantum system, an online experiment was conducted using a double-slit optical system. In a counterbalanced fashion, participants focused their attention toward or away from a feedback signal linked in real-time to the double-slit component of an interference pattern. A line camera continuously recorded the interference pattern at 4 Hz, and for each camera image fringe visibility was determined for the central 20 fringes. During 2013 and 2014, a total of 1,479 people from 77 countries contributed 2,985 test sessions. Over the same period 5,738 sessions were run as controls by a computer programmed to simulate human participants. The results showed that with human observers the fringe visibility at the center of the interference pattern deviated from a null effect by 5.72 sigma (p = 1.05×10), with the direction of the deviation conforming to the observers’ intentions. The same analysis applied to the control data resulted in an overall deviation of -0.17 sigma. After consideration of alternative explanations, these results were found to support von Neumann’s conclusion that the mind of the observer is an inextricable part of the measurement process. This type of experiment offers a means of empirically resolving longstanding questions about the role of consciousness in the physical world. Resume: Pour examiner si le concept de von Neumann en mecanique quantique d'une interaction de nature « non-physique » est mieux interpretee comme une forme passive d'observation ou comme une influence active, une experience a ete menee sur Internet en utilisant un systeme optique a double fente. Dans un protocole contrebalance, les participants ont concentre ou non leurs attentions sur un signal representant en temps reel le niveau d’interference du systeme de double fente. Une camera enregistrait en continu le motif d'interference a 4 Hz, et pour chaque image, la visibilite d’interference des 20 franges d’interference centrales a ete calculee. Au cours des annees 2013 et 2014, 1479 personnes en provenance de 77 pays ont contribue 2985 sessions. Au cours de la meme periode 5738 sessions controles ont ete enregistrees par un ordinateur qui simulait un participant humain. Les resultats ont montre que la visibilite d'interference pendant les periodes de concentration
An experiment we conducted from 2012 to 2013, which had not been previously reported, was designed to explore possible psychophysical effects resulting from the interaction of a human mind with a quantum system. Participants focused their attention toward or away from the slits in a double-slit optical system to see if the interference pattern would be affected. Data were collected from 25 people in individual half-hour sessions; each person repeated the test ten times for a total of 250 planned sessions. “Sham” sessions designed to mimic the experimental sessions without observers present were run immediately before and after as controls. Based on the planned analysis, no evidence for a psychophysical effect was found. Because this experiment differed in two essential ways from similar, previously reported double-slit experiments, two exploratory analyses were developed, one based on a simple spectral analysis of the interference pattern and the other based on fringe visibility. For the experimental data, the outcome supported a pattern of results predicted by a causal psychophysical effect, with the spectral metric resulting in a 3.4 sigma effect (p = 0.0003), and the fringe visibility metric resulting in 7 of 22 fringes tested above 2.3 sigma after adjustment for type I error inflation, with one of those fringes at 4.3 sigma above chance (p = 0.00001). The same analyses applied to the sham data showed uniformly null outcomes. Other analyses exploring the potential that these results were due to mundane artifacts, such as fluctuations in temperature or vibration, showed no evidence of such influences. Future studies using the same protocols and analytical methods will be required to determine if these exploratory results are idiosyncratic or reflect a genuine psychophysical influence.
An experiment was conducted to explore possible psychophysical influences on interference patterns generated by an optical double-slit system. The experiment was motivated by a proposed explanation of the quantum measurement problem by John von Neumann and others, namely that consciousness collapses the quantum wavefunction. The study design generated a single database partitioned into eight differential tests, four in experimental conditions where participants alternately directed their attention toward and away from the optical system, and four in sham conditions when no one was present. The planned analysis was comparison of means in attention-toward vs. attention-away conditions; a secondary analysis added later, but before the data were examined, was comparison of variances. After adjusting the eight mean comparisons for multiple testing, none were statistically significant, but one of the eight variance differences was suggestively significant.To date, 11 of 28 conceptual replications of this experiment, reported by four independent teams, have reported statistically significant outcomes (p < 0.05, two-tail), where only one would be expected by chance. Given the implications of psychophysical effects on our understanding of the role of consciousness in the physical world, we encourage others to attempt to replicate this experiment.
A l’heure ou la miniaturisation electronique atteint ses limites, une meilleure comprehension du transport quantique a travers des systemes de dimensionalite reduite, dans lesquels l’interaction entre electrons ne peut plus etre ignoree ou meme traitee comme une perturbation, devient primordiale. La description theorique du transport electronique dans de tels systemes est de fait un des problemes majeurs de la physique mesoscopique actuelle. Le traitement correct des correlations introduites par l’interaction est un probleme extremement non-trivial et malgre les nombreux travaux entrepris dans cette thematique et les resultats accumules, beaucoup reste a faire pour reellement comprendre les effets des correlations dans les nano-systemes. L’approche retenue dans cette these consiste a simuler sur ordinateur des modeles physiques simplifies et a se limiter a des tailles suffisamment petites pour pouvoir faire un traitement numerique exact. Le but est de mettre en evidence les mecanismes qui prennent place dans ces modeles et qui peuvent etre similaires a ceux qui apparaissent dans les systemes reels. En calculant numeriquement (a l’aide de la technique de diagonalisation exacte de Lanczos) la statistique des niveaux d’energie multi-particules, nous avons etudie les effets combines du desordre et de l’interaction dans les systemes bidimensionnels. Alors que l’interaction diminue les correlations spectrales et donc augmente la localisation des electrons (caractere isolant) dans le regime de faible desordre, un comportement non-monotone apparait dans le regime de fort desordre. Dans ce regime, alors que les electrons sont deja localises par le desordre, une interaction moderee a un effet delocalisant. Cette conclusion est confirmee par une etude de la structure des fonctions d’onde multiparticules. L’effet de delocalisation peut etre compris comme resultant de reorganisations de charge dues a une competition entre le desordre et l’interaction pour etablir la structure de l’etat fondamental. Nous nous sommes egalement interesse a l’influence des correlations sur la conductance des boites quantiques. Pour calculer numeriquement la conductance en prenant en compte toutes les correlations, nous avons utilise une methode recemment developpee : la methode de la boucle, utilisant un code base sur l’algorithme DMRG. La generalisation de la methode a des systemes inhomogenes a permis d’etudier l’effet d’une tension de grille sur la conductance d’une chaine en interaction. Bien que le couplage entre la chaine et les fils jouant le role de reservoirs soit parfait dans notre modele, nos resultats numeriques, etendus par une etude analytique dans la limite de forte interaction, montrent que le blocage de Coulomb apparait sous l’effet des correlations. L’existence de ce blocage de Coulomb en l’absence de barrieres de potentiel constitue le resultat le plus important de cette these. Enfin, nous avons aussi travaille au developpement de la methode de la boucle pour des systemes avec spin. Introduire ce degre de liberte est bien evidemment souhaitable en vue d’ameliorer le realisme des modeles etudies. Les premiers resultats que nous avons obtenus montrent que la methode est toujours valable pour ces systemes.
Systèmes intégrés de distribution quantique de clés à variables continues à haute performance La Distribution Quantique de Clé (QKD) est l'application la plus proéminente et la plus mature des communications quantiques. Elle permet à deux utilisateurs de confiance, généralement appelés Alice et Bob, lorsqu'ils ont accès à un canal quantique public et à un canal classique public mais authentifié, d'échanger une clé secrète avec une sécurité qui est basée, non pas sur des hypothèses calculatoires comme c'est le cas dans la cryptographie classique, mais sur les lois de la Physique, et ainsi protège même contre un attaquant sans limites. Les protocoles de QKD se basent sur le théorème de non-clonage, ainsi que sur le principe de base que la mesure d'un système quantique altère son état. Ces protocoles sont majoritairement regroupés en deux familles : les protocoles à Variables Discrètes (DV), qui encodent l'information sur des propriétés discrètes de photons uniques, et les protocoles à Variables Continues (CV), qui encodent l'information sur des degrés de liberté continus; en pratique les quadratures du champ électro-magnétique. Bien que les protocoles DV aient plus de maturité, peuvent fonctionner à de plus grandes distances, et bénéficient d'un traitement de signal plus simple, les protocoles CV peuvent fonctionner à température ambiante avec de grandes efficacités et des hauts taux de répétition. Cette thèse se concentre majoritairement sur des protocoles CV-QKD, et s'adresse à des défis associés à l'intégration de systèmes CV-QKD. Elle montre l'intégration de composants optiques pour créer un récepteur CV-QKD basé sur la photonique sur silicium, et les performances du récepteur sont testées avec une expérience complète de CV-QKD, montrant son opération jusqu'à une distance de 23 km. Elle montre aussi l'intégration logicielle de notre plateforme expérimentale de CV-QKD comme une suite logicielle libre appelée QOSST: Quantum Open Software for Secure Transmissions. Le logiciel effectue le contrôle des équipements, le traitement numérique des signaux pour Alice et Bob (comprenant la synchronisation des horloges, de la fréquence de la phase), les communications classiques avec l'authentification, l'estimation des paramètres et le calcul du taux de clé secrète. Il est agnostique aux équipements et peut être utilisé dans de nombreux scénarios. Une documentation complète est aussi fournie dans l'espoir que le logiciel puisse abaisser les barrières pour initier la recherche en CV-QKD mais aussi pour que d'autres groupes puissent participer à son développement. L'autonomie du logiciel lui permet aussi de trouver des relations cruciales entres les paramètres du traitement numérique des signaux et la performance. En utilisant notre système, nous démontrons des taux de clé positifs jusqu'à 25 km de distance. Notre prototype est ensuite intégré sur un réseau déployé en région Parisienne, en particulier démontrant la faisabilité d'un lien déployé de 15 km entre deux nœuds dans Paris. L'infrastructure de communications quantiques est aussi utilisé pour déployer des systèmes commerciaux DV-QKD, et pour effectuer une expérience avec un nœud de confiance sécurisé avec de la Cryptographie Post-Quantique sur un lien de 57 km. Le coût énergétique de la CV-QKD est aussi étudié, avec une approche orientée équipements, et une approche plus théorique pour donner une limite basse sur la consommation du protocole. L'approche théorique est, de son côté, capable de donner la tendance globale, alors que l'approche orientée équipements permet de donner un ordre de grandeur sur la consommation des premiers prototypes de CV-QKD, et de trouver une relation intéressante entre le coût énergétique des équipements et le coût des algorithmes de post-traitement. Finalement, les détecteurs utilisés pour l'expérience de CV-QKD sont mis en considération pour un autre protocole sur la vérification de l'Échantillonnage Bosonique. Les premières simulations ainsi que la préparation expérimentale permettent de mettre en lumière les défis d'une telle expérience.
Objective: A two-year online experiment tested the hypothesis that focused human attention alternatively directed toward or away from a double-slit optical system would affect the interference pattern in a predictable, unidirectional fashion. A control condition was employed by having a web server periodically simulate a human observer. Method: Based on the results of an independent reanalysis of these data and the outcome of an independent conceptual replication, we revisited the original directional hypothesis to explore the possibility that mind-wandering and other distractions might have caused attention or intention to unpredictably fluctuate. That in turn might have caused the hypothesized psychophysical influence to be more readily detected as a bidirectional effect (i.e., a shift in variance) rather than as unidirectional effect (a shift in mean). To test this idea, we developed a variance-based analysis using data collected during the first year of the experiment and applied it to data from the second year. Results: The first year’s data showed that experimental sessions conducted by humans resulted in significant variance differences as compared to control sessions conducted by a computer, z = 4.16, p = .00002. The same analysis applied to the second year’s data resulted in z = 3.14, p = .0008. Examination of environmental and apparatus variables indicated that those factors were not responsible for the observed changes in variance. Conclusion: The results suggest that a variance analysis may be more sensitive to psychophysical effects in this type of experiment.