We propose a relativistic version of quantum stochastic calculus based on the relativistic properties of test functions; these properties are determined on the basis of the interpretation of test functions as interaction rate amplitudes, and lead to the relativistic transformations of the quantum stochastic differential equations and of the reduced dynamics. We obtain for the latter the relativistic time dilatation Proposition d'une version relativiste du calcul stochastique quantique basee sur les proprietes relativistes des fonctions test. Determination des proprietes par l'interpretation des fonctions test comme des amplitudes de taux d'interaction, ce qui conduit aux transformations relativistes des equations differentielles stochastiques quantiques et a la dynamique reduite. Pour cette derniere, on obtient la dilatation temporelle relativiste
We propose a relativistic version of quantum stochastic calculus based on the relativistic properties of test functions; these properties are determined on the basis of the interpretation of test functions as interaction rate amplitudes, and lead to the relativistic transformations of the quantum stochastic differential equations and of the reduced dynamics. We obtain for the latter the relativistic time dilatation Proposition d'une version relativiste du calcul stochastique quantique basee sur les proprietes relativistes des fonctions test. Determination des proprietes par l'interpretation des fonctions test comme des amplitudes de taux d'interaction, ce qui conduit aux transformations relativistes des equations differentielles stochastiques quantiques et a la dynamique reduite. Pour cette derniere, on obtient la dilatation temporelle relativiste
The stochastic theory of relativistic quantum mechanics presented here is modelled on the one that has been proposed previously and that was claimed to be a promising substitute to the orthodox theory in the non-relativistic domain. So it also relies heavily upon the theory of stochastic processes, with its definitions, theorems and specific vocabulary as well. Its main hypothesis states indeed that the classical trajectories of the particles are identical to the sample functions of a diffusion Markov process, whose conditional probability density is proposed as a substitute for the wave function. Along the way, we introduce ad hoc hypotheses for the sole reason that they facilitate and even make possible the further development of the theory. These and the so-called Nelson equations are used to determine the drift vectors and the diffusion tensor characteristic of such a process. It is then possible to write down the Fokker-Planck and Kolmogorov equations that can be used to determine the normal and conditional probability densities. This logical sequence of steps leads to the solution of specific problems and we apply it to the special case of the free particle.
On définit un opérateur agissant sur des processus stochastiques, qui étend la dérivation classique sur les fonctions déterministes différentiables. On utilise cet opérateur pour définir une procédure associant aux opérateurs différentiels et équations différentielles ordinaires leurs analogues stochastiques. Elle est appelée plongement stochastique. En plongeant les systèmes lagrangiens, nous obtenons une équation d'Euler–Lagrange stochastique, qui dans le cas des systèmes lagrangiens naturels est appelée équation de Newton plongée. Cette dernière contient l'équation de Newton stochastique introduite par Nelson dans sa théorie dynamique des diffusions browniennes. Enfin, on considère une diffusion à drift gradient, à coefficient de diffusion constant et possédant une densité de probabilité. On démontre alors qu'une condition nécessaire pour que cette diffusion soit solution de l'équation de Newton plongée, est que sa densité soit le carré du module d'une fonction d'onde solution d'une équation de Schrödinger linéaire.
We propose an extension to the relativistic case of the stochastic variational principles both of Lagrangian and Eulerian type. The action we use is the mean classical action evaluated on the paths of relativistic covariant diffusions. The resulting equations of motion are the relativistic stochastic Lagrange equations Nous proposons une extension au cas relativiste des principes variationnels de type lagrangien et eulerien. Nous utilisons comme action l'action moyenne classique evaluee sur les trajectoires des diffusions covariantes relativistes. Les equations du mouvement obtenues sont les equations de Lagrange stochastiques relativistes
Solution des problèmes à petit nombre de particules avec les réseaux neuronaux : moyens d'améliorer la méthode variationnelle stochastique pour l'étude des systèmes bosoniques à quelques corps à l'intérieur de la fenêtre universelle L'une des méthodes les plus efficaces utilisées pour étudier les systèmes à quelques corps en mécanique quantique est basée sur une représentation variationnelle de la fonction d'onde. On choisit une base finie dans l'espace de Hilbert, qui approxime l'espace entier, puis on diagonalise le problème dans ce sous--ensemble. Dans les approches variationnelles, le choix de la base est un ingrédient clé. Ces dernières années, différents types de bases ont été proposés. La Méthode Variationnelle Stochastique repose sur une base surcomplète de Gaussiennes Explicitement Corrélées dont les paramètres non linéaires sont choisis de manière stochastique. Cette méthode s'est avérée offrir une convergence rapide, une bonne stabilité et une grande précision; c'est pourquoi elle a été largement utilisée pour étudier divers systèmes quantiques--mécaniques à quelques corps: de l'échelle subnucléaire (comme les baryons et les mésons) aux noyaux légers, aux petites molécules et aux atomes, aux points quantiques dans la matière condensée et à la physique à l'intérieur de la fenêtre d'Efimov.Le présent travail se compose de deux parties principales. Dans la première partie, nous illustrons les principaux aspects computationnels de la Méthode Variationnelle Stochastique. Dans la deuxième partie, nous présentons une application de la Méthode Variationnelle Stochastique pour retrouver les propriétés les plus remarquables des systèmes bosoniques à quelques corps dans la fenêtre d'Efimov.La surcomplétude de la base et le caractère stochastique de la Méthode Variationnelle Stochastique donnent à cette méthode la possibilité d'être améliorée par différentes techniques de recherche et d'optimisation. Après avoir illustré les principes fondamentaux de cette méthode, nous montrons d'abord comment différentes techniques de recherche ont été historiquement déployées pour l'améliorer. Ensuite, nous proposons d'autres approches pour rechercher les paramètres variationnels non linéaires de cette méthode; nous nous concentrerons en particulier sur la manière dont elles contribuent à accélérer la convergence de l'algorithme. Enfin, nous explorons la possibilité d'optimiser les éléments de base de la Méthode Variationnelle Stochastique grâce à des techniques d'optimisation inspirées des plus récentes percées en matière d'Apprentissage par Renforcement.La Méthode Variationnelle Stochastique mentionnée précédemment peut être exploitée pour étudier les systèmes de mécanique quantique composés de quelques bosons identiques à l'intérieur de la fenêtre d'Efimov. La fenêtre d'Efimov, ou fenêtre universelle, est une région d'énergie particulière dans laquelle les systèmes à quelques corps sont faiblement liés. Les nombreuses caractéristiques de ces systèmes sont universelles; leurs propriétés sont largement indépendantes de l'interaction particulière qui produit la liaison. Cela suggère l'utilisation de modèles potentiels simples caractérisés par peu de paramètres pour décrire les propriétés dynamiques. Dans ce travail, nous construisons une série de termes potentiels d'importance décroissante en utilisant le cadre de la Théorie Effective des Champs comme guide. Nous testons notre description effective en utilisant le système atomique 4He comme référence. Les termes potentiels d'ordre supérieur consistent en des termes Gaussiens à deux et trois corps. Avec ce potentiel, certaines propriétés remarquables des systèmes bosoniques à trois corps (comme les états d'Efimov à trois corps et l'Invariance d'Échelle Discrète) sont récupérées. Nous étudions ensuite le rôle de la portée de l'interaction dans la description d'ordre principal, et nous étendons l'exploration au--delà de l'ordre principal en incluant les termes d'ordre suivant dans les potentiels à deux et trois corps. En fonction de le cutoff, la paramétrisation du potentiel est fixée pour décrire l'énergie des amas de 4He jusqu'à sept particules avec la précision attendue.
We present a simple argument to derive the transformation of the quantum stochastic calculus formalism between inertial observers and derive the quantum open system dynamics for a system moving in a vacuum (or, more generally, a coherent) quantum field under the usual Markov approximation. We argue, however, that, for uniformly accelerated open systems, the formalism must break down as we move from a Fock representation over the algebra of field observables over all of Minkowski space to the restriction regarding the algebra of observables over a Rindler wedge. This leads to quantum noise having a unitarily inequivalent non-Fock representation: in particular, the latter is a thermal representation at the Unruh temperature. The unitary inequivalence is ultimately a consequence of the underlying flat noise spectrum approximation for the fundamental quantum stochastic processes. We derive the quantum stochastic limit for a uniformly accelerated (two-level) detector and establish an open system description of the relaxation to thermal equilibrium at the Unruh temperature.
Systèmes quantiques ouverts et processus stochastiques quantiques De nombreux phénomènes de physique quantique ne peuvent être compris que par l'analyse des systèmes ouverts. Un appareil de mesure, par exemple, est un système macroscopique en contact avec un système quantique. Ainsi, tout modèle d'expérience doit prendre en compte les dynamiques propres aux systèmes ouverts. Ces dynamiques peuvent être complexes : l'interaction du système avec son environnement peut modifier ses propriétés, l'interaction peu créer des effets de mémoire dans l'évolution du système, . . . Ces dynamiques sont particulièrement importantes dans l'étude des expériences d'optique quantique. Nous sommes aujourd'hui capables de manipuler individuellement des particules. Pour cela la compréhension et le contrôle de l'influence de l'environnement est crucial. Dans cette thèse nous étudions d'un point de vue théorique quelques procédures communément utilisées en optique quantique. Avant la présentation de nos résultats, nous introduisons et motivons l'utilisation de la description markovienne des systèmes quantiques ouverts. Nous présentons a la fois les équations maîtresses et le calcul stochastique quantique. Nous introduisons ensuite la notion de trajectoire quantique pour la description des mesures indirectes continues. C'est dans ce contexte que l'on présente les résultats obtenus au cours de cette thèse. Dans un premier temps, nous étudions la convergence des mesures non destructives. Nous montrons qu'elles reproduisent la réduction du paquet d'onde du système mesuré. Nous montrons que cette convergence est exponentielle avec un taux fixe. Nous bornons le temps moyen de convergence. Dans ce cadre, en utilisant les techniques de changement de mesure par martingale, nous obtenons la limite continue des trajectoires quantiques discrètes. Dans un second temps, nous étudions l'influence de l'enregistrement des résultats de mesure sur la préparation d'état par ingénierie de réservoir. Nous montrons que l'enregistrement des résultats de mesure n'a pas d'influence sur la convergence proprement dite. Cependant, nous trouvons que l'enregistrement des résultats de mesure modifie le comportement du système avant la convergence. Nous retrouvons une convergence exponentielle avec un taux équivalent au taux sans enregistrement. Mais nous trouvons aussi un nouveau taux de convergence correspondant a une stabilité asymptotique. Ce dernier taux est interprété comme une mesure non destructive ajoutée. Ainsi l'état du système ne converge qu'après un temps aléatoire. A partir de ce temps la convergence peut être bien plus rapide. Nous obtenons aussi une borne sur le temps moyen de convergence.