In a double slit experiment, a screen position x could be endowed with two probabilities: the probability of finding particles which passed through slit A and arrived in x, and the probability of finding particles which passed through slit B and arrived in x.Analysis showed that, the probability of finding particles in x when two slits opened simultaneously was greater than when only one slit opened; as long as the time that the two slits opened simultaneously was long enough, the particle interference phenomenon in x would occur with certainty.Sur la base du point de vue de la classification des particules, une analyse supplmentaire est fournie: dans une exprience double fente, la probabilit de trouver une particule dans l'cran lorsque deux fentes s'ouvrent simultanment est deux fois suprieure celle d'une seule fente.Ds que le temps d'ouverture des deux fentes est suffisamment long, le phnomne d'interfrence de particules se produira certainement.
In a double slit experiment, a screen position x could be endowed with two probabilities: the probability of finding particles which passed through slit A and arrived in x, and the probability of finding particles which passed through slit B and arrived in x.Analysis showed that, the probability of finding particles in x when two slits opened simultaneously was greater than when only one slit opened; as long as the time that the two slits opened simultaneously was long enough, the particle interference phenomenon in x would occur with certainty.Sur la base du point de vue de la classification des particules, une analyse supplmentaire est fournie: dans une exprience double fente, la probabilit de trouver une particule dans l'cran lorsque deux fentes s'ouvrent simultanment est deux fois suprieure celle d'une seule fente.Ds que le temps d'ouverture des deux fentes est suffisamment long, le phnomne d'interfrence de particules se produira certainement.
Particles which pass through slits can be classified as three types: Type (I): particles which only pass through slit A and arrive in the screen position x meaning the probability of passing through slit A is 1; Type (II): particles which only pass through slit B and arrive in the screen position x meaning the probability of passing through slit B is 1; Type (III): the probability of passing through slit A is c1(0 < c1 < 1), and the probability of passing through slit B is c2 (0 < c2 < 1). When only slit A is open, the particles in the neighborhood of x(x is interference position) consist of Type (I) particles. In this case, the particle’s density in position x is |ψ1|, where ψ1 is the state function of particles which pass through slit A. When only slit B is open, the particles in the neighborhood of x consist of Type (II) particles. In this case, the particle’s density in position x is |ψ2|, where ψ2 is the state function of particles which pass through slit B. When A and B open simultaneously, Type (III) particles should be taken into account: if they pass through slit A, their particle density dedication to position x is c1|ψ1|; if they pass through slit B, their particle density dedication to position x is c2|ψ2|. The average dedication in the neighborhood of x should be the geometric average of c1|ψ1| and c2|ψ2| , that is: √ c1|ψ1| c2|ψ2| = c1c2|ψ1||ψ2|.
On considère pour simplifier une expérience à un seul photon avec un interféromètre d'Young: une nette anticorrélation est observée entre les deux photomultiplicateurs, en face de chaque fente, alors qu'une interférence est observée sur un écran, derrière les deux fentes. On propose une nouvelle forme du principe de complémentarité, dans laquelle on suppose que la lumière présente alternativement des propriétés ondulatoires et corpusculaires, mais que la succession des deux états possédant ces propriétés est si rapide que nos mesure, qui ne nous fournissent que des valeurs moyennes, sont seulement capables d'enregistrer un état ou l'autre, suivant le dispositif qui est utilisé. L'état "onde" correspondrait à un faisceau large mais peu dense, qui aurait une forte probabilité de passer par les deux fentes et de produire une interférence. Alors que l'état "corpuscule" correspondrait à un pinceau très étroit qui, lorsque par chance il passe par l'une des deux fentes, aurait une densité suffisante pour déclencher le photomultiplicateur situé en face. Or un tel rayonnement à géométrie variable est précisément celui qui est produit par un électron qui est accéléré jusqu'à une vitesse relativiste, avant d'être brutalement freiné.
Dans cette thèse, nous nous sommes particulièrement intéressés à la propagation de paires EPR* délocalisées et localisées, et à l'influence d'un supraconducteur sur le transport de ces paires. Après une introduction de cette étude, ainsi que du cadre scientifique qu'est l'informatique quantique dans lequel elle s'inscrit, nous allons dans le chapitre 1 faire un rappel sur le système constitué de deux points quantiques normaux entourés de deux fils supraconducteurs. Cela nous permettra d'introduire une méthode de calcul qui sera réutilisée par la suite, et de trouver également le courant Josephson produit par ce système transformé en SQUID-dc par l'ajout d'une jonction auxiliaire. Le SQUID permet de mesurer l'état de spin (singulet ou triplet), et peut être formé à partir d'autres systèmes que nous étudierons ensuite. Dans le chapitre 2, nous rappellerons l'étude détaillée d'un intricateur d'Andreev faite par un groupe de Bâle. La matrice T, permettant d'obtenir le courant dans les cas où les électrons sont séparés spatialement ou non, sera étudiée en détail afin d'en faire usage au chapitre suivant. Le chapitre 3 est consacré à l'étude de l'influence du bruit sur le fonctionnement de l'intricateur d'Andreev. Ce bruit modifie la forme du courant jusqu'à aboutir à d'autres conditions de fonctionnement de l'intricateur. En effet, le bruit présent sur les points quantiques peut perturber le transport des paires EPR par l'intermédiaire des degrés de liberté. Nous montrerons que, du fait de"l'intrication" entre la charge de la paire et le bruit, la paire est détruite pour des temps longs. Cependant, le résultat le plus important sera que le bruit perturbe plus le transport des paires délocalisées, qui implique une résonance de Breit-Wigner à deux particules. Le transport parasite n'implique pour sa part qu'une résonance de Breit-Wigner à une particule. Dans le chapitre 4, nous reviendrons au système constitué de deux points quantiques entourés de deux fils supraconducteurs, mais ici, les deux points quantiques seront aussi supraconducteurs. On obtiendra alors l'hamiltonien effectif de la même manière que précédemment ainsi que la forme du courant. Dans le cas où la tension entre les deux fils est nulle, nous ferons une comparaison avec l'expérience et nous verrons que les résultats obtenus sont plus en accord avec celle-ci si on fait l'hypothèse de la présence d'un bain, qui va modéliser le bruit sur l'un des fils. Enfin, dans le dernier chapitre, nous utiliserons à la fois un qubit de charge et un qubit de spin entourés par deux fils supraconducteurs. Nous pourrons alors mesurer l'influence du supraconducteur et voir s'il est possible de créer ici des paires d'électrons intriqués et d'aboutir à un pendule quantique. *Il existe des systèmes qui produisent des paires de particules éjectées simultanément dans des directions opposées et qui permettent de tester le paradoxe d' Einstein, Podolsky, Rosen. Chaque particule de la paire est dans un état indéterminé. Si on mesure les états respectifs des deux particules, on obtient systématiquement des résultats complémentaires, soit de façon aléatoire: 0-1 ou 1-0. La mécanique quantique explique que les deux particules ainsi produites constituent un seul système, une paire EPR.
It is proved that: What the two-slit experiments have refuted is the preconceived idea that of the event that a micro particle passing through one slit arrives somewhere on the screen is irrelative to the condition that whether or not the other slit is open. Consideringaddition theorem of probabilities, the above idea can be expressed as follows:
(a)Assum that a beam passes through a partition with two slit and arrives a screen. The of the event that an indivedual particle falls on somewhere of the screen under the condition that two slit open simultaneously, is equal to the sum of two of the same event under that two slit open in turn.
Defining the experimental condition such as two slit open simultaneously or in turn as passage the proposition (a)is manifested as probabilities is independent of passage conditions.
On the other hand, in terms of the above, superposition principle of in quantum mechanics ought to be indicated as probability amplitudes is independent of passage conditions. Correspondingly, (a)is named hereof as superposition presumption of probability.
For lack of the conception of passage conditions, (a)is confused with theorem of probabilities. As a result, classical physics tacitly approve (a), and thereby it fails to comprehend the two-slit experiments. In reverse, to explain two-slit experiments, quantum mechanics spurns addition theorem of so that it meets with various difficults about explanation.
Any alternative of quantum mechanics must be able to explain two-slit experiments, therefore it must contain passage conditions or amplitudes. But hidden variable theory Bell used dissatisfies such a prerequisite. It comes thus into conflict with experiment facts inevitably. As a result, Lochak's argument that Bell's inequality is irrelative to locality is rediscovered.
Probability and interference According to Feynman, single-particle interference is ‘the only mystery’ of quantum theory (Feynman, Leighton and Sands 1965, ch. 1, p. 1). Feynman considered an experiment in which particles are fired, one at a time, towards a screen with two holes labelled 1 and 2. With both holes open, the distribution P 12 of particles at the backstop displays an oscillatory pattern of bright and dark fringes. If P 1 is the distribution with only hole 1 open, and P 2 is the distribution with only hole 2 open, then experimentally it is found that P 12 ≠ P 1 + P 2 . According to the argument given by Feynman (as well as by many other authors), this result is inexplicable by ‘classical’ reasoning. By his presentation of the two-slit experiment (as well as by his development of the path-integral formulation of quantum theory), Feynman popularised the idea that the usual probability calculus breaks down in the presence of quantum interference, where it is probability amplitudes (and not probabilities themselves) that are to be added. As pointed out by Koopman (1955), and by Ballentine (1986), this argument is mistaken: the probability distributions at the backstop – P 12 , P 1 and P 2 – are conditional probabilities with three distinct conditions (both slits open, one or other slit closed), and probability calculus does not imply any relationship between these. Feynman's argument notwithstanding, standard probability calculus is perfectly consistent with the two-slit experiment.
Cette thèse concerne l étude théorique de la réponse des systèmes atomiques et moléculaires soumis à des champs externes dépendants du temps. Il aborde principalement deux sujets: l étude (i) d atomes de lithium dans des états de Rydberg soumis à des champs électriques et magnétiques dépendants du temps et (ii) des processus de capture de deux électrons dans les collisions ion-molécule. Ces deux sujets sont présentés dans deux chapitres distincts, précédés par un chapitre d introduction commun qui définit les travaux de recherche présentés dans un contexte plus large, et suivis par quelques remarques finales. Dans la dernière partie, quatre articles basés sur les travaux de thèse sont présentés: les deux premiers (Pap. 5.1 et 5.2 sont publiés) concernent le premier sujet, les deux derniers (Pap. 5.3 et 5.4 sont soumis), concernant le second. Par ailleurs, deux articles qui ne sont pas commentés dans la thèse, mais publiés au cours de la thèse, sont inclus à la fin. Le premier est relatif à l étude de la structure et la dynamique d anneaux quantiques, Pap. 5.5. Le second concerne la stabilisation de l ionisation des atomes de Rydberg dans des champs extérieurs intenses, Pap. 5.6. L objectif principal de l étude des atomes de Lithium dans des états de Rydberg a été de découvrir les mécanismes fondamentaux de la dynamique intra- ouche qui sont induits par des champs électriques polarisés circulairement et linéairement. Pap. 5.1 examine la dynamique non-hydrogénoïde dans les atomes de Rydberg du lithium, tandis que l accent du deuxième document, Pap. 5.2 est la dynamique hydrogénoïdes. Le travail théorique concerne l intreprétation d une série d expériences effectuées à l Université d Aarhus et à l Université de Bergen. Les atomes de Rydberg qui sont étudiés sont des atomes de lithium dans la couche n = 25, plus précisément l état cohérent elliptique (CES) et les deux voisins états elliptiques quasi cohérents (qCES). Ces états sont sélectionnés pour leurs propriétés classiques. Les systèmes sont traités avec une méthode semi-classique et dans l approximation du coeur gelé, c est à dire que les champs sont décrits classiquements et l électron actif est traité de façon quantique. La dynamique a été étudiée pour deux ensembles de champs. Le premier ensemble est divisé en deux parties, un interrupteur électrique avec et sans un champ électrique rotatif dans le régime de la radio-fréquence, et les résultats sont présentés dans le Pap. 5.1. La deuxième série est basée sur un champ polarisé linéairement également dans le régime de la radio-fréquence et est présentée dans le Pap. 5.2.Cette thèse présente en détail l analyse théorique des oscillations régulières qui sont observées dans les transitions intra-couches. Ceci est présenté dans le Pap. 5.1. En résolvant l équation de Schrödinger dépendante du temps pour le problème, il est montré que la dynamique est fortement influencée par le noyau non hydrogénoïde qui brise la symétrie du problème Coulombien. Le système est d abord étudié sans le champ RF harmonique. Cette étude montre qu un champ variant lentement conduit au plus bas énergiquement des deux qCES initiaux, grâce à deux croisements évités avec son voisin le plus proche énergétiquement. Les oscillations observées sont dues à une différence de phase qui se développe entre les deux niveaux entre le premier et le second croisements évités. Les calculs montrent que la dynamique se réduit à un système à deux niveaux entre les plus bas qCES et ses plus proches voisins. Sur cette base, un modèle quantique à deux niveaux est présenté et les oscillations sont qualitativement reproduites par le modèle Rosen-Zener. Lorsque le champ RF harmonique est appliqué des oscillations supplémentaires sont observées. Il est également démontré que ces oscillations peuvent être reproduites par un modèle quantique à deux niveaux. Il est montré que les oscillations sont les vestiges d interférences qui existent en partie en raison d une différence de phase qui se développe entre les deux niveaux quand ils passent par deux résonances à un photon consécutives et en partie due à un changement de la phase de l enveloppe de la perturbation. L étude qui est présentée dans le Pap. 5.2 étudie les résonances dans la probabilité adiabatique qui apparaît quand le champ RF augmente. L objectif de l étude concerne la dynamique hydrogénoïde conduisant à la suppression des résonances en fonction de l excentricité de l état initial. L excentricité de l état initial est défini par l intermédiaires des champs électriques et magnétiques, constants. Une théorie basée sur les travaux de Kazansky et Ostrovsky est utilisée pour modéliser cette suppression de façon qualitative. Cette théorie exploite la symétrie de l atome d hydrogène pour réduire le problème à deux particules de spin-1/2 en champs magnétiques. Le modèle qui est présenté dans la thèse prédit correctement la suppression des résonances à photons N, où N est le nombre de photons. L étude des atomes de Rydberg a montré qu il est possible de sélectionner des états quasi-classiques des atomes de lithium. En réglant finement les champs externes dépendants du temps, il est possible de contrôler la transition de l état initial à son voisin énergique. Cette étude a été réalisée avec des atomes de lithium, mais il devrait être également valable pour les métaux alcalins plus lourds. La deuxième partie de la thèse présente une méthode non-perturbative pour calculer les sections efficaces de processus électroniques survenant lors de collisions ionmolécule. La méthode est développée pour étudier la dynamique de systèmes à deux électrons en régime d énergie intermédiaire, où de nombreuses voies de réaction sont ouvertes. La méthode est présentée en détail dans le Pap. 5.3 qui a été soumis pour publication. Il s agit d un traitement théorique des processus multi-électroniques qui se produisent au cours de collisions entre un ion et une molécule diatomique. L approche est basée sur le développement de la fonction d onde sur les états asymptotiques monoou multi-centriques avec les bonnes conditions de translation et elle prend en compte la corrélation électronique à la fois statique et dynamique. La méthode a donc un large domaine d application autour des vitesses d impact intermédiaires vp ve, où ve est la vitesse classique de l électron dans l état initial. Une première application de ce code est également inclus dans Pap. 5.3: il concerne l étude des processus de transfert électronique simple et double lors des collisions He2+-H2. Une discussion générale de ces deux processus sont inclus et un accent particulier est placé sur les sections efficaces pour la capture d électrons vers les états auto-ionisants de l hélium.Cet accent est lié à une expérience récente d interférométrie de type fentes d Young effectuée par Chesnel et collaborateurs au GANIL, Caen, France. Le but de cette expérience, qui a d abord été proposée par Barrachina et Žitnik, est de mesurer les effets d interférences causées par un seul électron en interaction avec deux protons, qui jouent le rôle des fentes. Pour gagner un plus grand contrôle de l expérience et acquérir une meilleure compréhension de la physique fondamentale sous-jacente, il a été proposé d étendre l étude vers des vitesses d impact inférieures. Les calculs présentés dans le Pap. 5.3 montrent que ce n est pas faisable pour des projectiles He2+, puisque les sections efficaces de double capture vers les états autoionisants sont beaucoup trop petites pour assurer un taux de détection significatif.Pour cette raison, nous avons étudié deux autres systèmes, Li3+-H2 et B5+-H2 (Pap. 5.4). Cette thèse présente et discute les processus de capture simple et double pour ces deux systèmes de collision. Les sections efficaces pour ces processus sont présentées pour sept vitesses d impact différentes et l importance relative des différentes voies de réaction est discutée en fonction de l énergie d impact. La discussion est soutenue par l analyse des probabilités de transition semi-classiques en fonction du paramètre d impact. Le Pap. 5.4 présente une étude détaillée des sections efficaces partielles (état-à-état) de double capture vers les états doublement excités pour les trois systèmes de collision. Une méthode pour obtenir et identifier les états doublement excités est présentée et les résultats sont comparés avec les études précédentes lorsque des résultats sont disponibles. La thèse contient également une analyse de la faisabilité de l expérience d interférométrie à un électron à basse vitesse pour les deux systèmes de collision considérés