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2024
Réunion initialement prévue le lundi 15 avril 2024 CNAM Paris Sauro Succi Center for Life Nano Science, La Sapienza, Roma, Istituto Italiano di Tecnologia Carleman-Lattice-Boltzmann methods Réunion du lundi 25 mars 2024 CNAM Paris Thierry Lehner CNRS, Laboratoire Luth, Observatoire de Paris-Meudon Applications de la relativité d'échelle à la mécanique quantique et à la turbulence hydrodynamique transparents. Résumé d'auteur. La relativité d'échelle présuppose un espace-temps de nature fractale. On rappellera la forme de la dérivée covariante dans un tel espace-temps qui contient un opérateur de type Schroedinger ce qui permet de fonder la mécanique quantique dans l'espace des positions. Tandis que pour la turbulence on obtient l'équivalent au niveau macroscopique d'une équation de Schroedinger mais cette fois dans l'espace des vitesses. 2023
Réunion du lundi 27 novembre 2023 Institut des Systèmes Complexes à Paris Rémy Mosseri CNRS, Laboratoire de Physique Théorique de la Matière Condensée, UMR CNRS/SU, Jussieu, Paris Représentation géométrique de l'intrication à deux et trois qubits Résumé d'auteur. L'intrication joue un rôle très important en physique quantique. Je montrerai dans le cas le plus simple (système à deux qubits) qu'il est possible d'en donner une description géométrique, qui s'appuie sur les fibrations de Hopf de sphères de grande dimensionnalité. Le cas à trois qubits sera également abordé, mais n'a pu être que partiellement analysé selon cette voie. Note : les résultats présentés à cette occasion ne sont pas nouveaux et renvoient à des papiers publiés il y a une vingtaine d'années. Références. P. Milman and R. Mosseri, "Topological phase for entangled two-qubit states", Phys. Rev. Lett. 90 (2003) 230403. C. Rigetti, R. Mosseri and M. Devoret "Geometric Approach to Digital Quantum Information" quant-ph/0312196, publié dans Quantum Information Processing, décembre 2004 (Springer), pp 351-380. R. Mosseri et P. Ribeiro, "Entanglement and Hilbert space geometry for systems with few qubits", Mathematical Structures in Computer Sciences, 17, pp. 1117-1132 (2007), P. Ribeiro et R. Mosseri, "Entanglement in the Symmetric Sector of N qubits", Phys. Rev. Lett. 106, 180502 (2011). Réunion du lundi 26 juin 2023 Institut des Systèmes Complexes. Augustin Rousselet Administrateur en chef des opérations chez Ressources Robex, chercheur accrédité par le Ministère Français de la Recherche. transparents. Un temps bidimensionnel pour concilier théorie quantique et relativité générale Résumé d'auteur. Actuellement la physique moderne considère l'espace-temps à 4 dimensions (3 spatiales, 1 temporelle) et est confrontée à un problème d'unification de deux grandes théories : la théorie quantique et la relativité générale. Pour contourner les obstacles à cette unification, nous proposons de penser un espace à 5 dimensions (3 spatiales, 2 temporelles). Nous faisons ainsi l'hypothèse d'un temps décomposable dans un espace orthonormé à deux dimensions, au même titre qu'une distance est décomposable dans un espace à 3 dimensions. Première dimension, le temps classique T que nous connaissons, celui de la masse au sens de la perception intuitive, mais en fait celui de la matière, ou celui "corpusculaire" et donc notre temps de référence dans notre réalité perçue. Deuxième dimension, le temps quantique T'qui nous est imperceptible. Le temps de tout système est donc la composante de ses deux dimensions temporelles T et T'. Le temps propre d'un système quelconque est alors défini par T'' = [(T2 + T'2)]1/2. Nous allons montrer que cette conception du temps permet d'intégrer les modèles mathématiques de la physique quantique et de la relativité générale dans un cadre théorique plus large qui conserve les résultats de chacune d'entre d'elles lorsqu'on les applique dans leur domaine de validité. Puis nous montrerons que l'interprétation des phénomènes quantiques est aussi en cohérence avec les résultats, avec en particulier le rôle de la mesure. Enfin nous vérifierons que les grandes questions ouvertes de la physique actuelle (matière noire, énergie noire, prépondérance de la matière sur l'antimatière, la catastrophe du vide) trouvent aussi une réponse ou des pistes de réponses dans ce nouveau cadre théorique. Réunion du lundi 23 janvier 2023 Institut des Systèmes Complexes. Pablo Arrighi Full Professor in the Informatics department of University of Paris-Saclay. Leader of the Quantum Computation Structures team at the LMF laboratory / Inria Saclay Center [transparents]. Quantum cellular automata: structure, universality, applications to quantum simulation Résumé d'auteur. Quantum cellular automata consist in arrays of identical finite-dimensional quantum systems, evolving in discrete-time steps by iterating a unitary operator G. Moreover the global evolution G is required to be causal (it propagates information at a bounded speed) and translation-invariant (it acts everywhere the same). Quantum cellular automata provide a model/architecture for distributed quantum computation. More generally, they encompass most of discrete-space discrete-time quantum theory. I will give an overview of their theory, with particular focus on structure results; computability and universality results; and quantum simulation results. https://arxiv.org/abs/1904.12956 2022
Réunion du 14 novembre 2022 en ligne. Ehtibar Dzhafarov Purdue University, Department of Psychological Sciences [short bio]. (Non)contextuality and its applications Résumé d'auteur, transparents. Réunion du lundi 21 mars 2022 Institut des Systèmes Complexes. Gilles Cohen-Tannoudji Chercheur émérite au Laboratoire de recherche sur les sciences de la matière, CEA Saclay, Conseiller scientifique de la Direction de la recherche fondamentale au CEA "La matière noire à la croisée des chemins de deux modèles standards" transparents Résumé d'auteur Dans une publication récente, nous avons montré qu'un modèle cosmologique standard, constitué de matière noire interprétée comme un condensat gluonique de Bose-Einstein dans l'espace-temps anti de Sitter, et d'énergie sombre liée à la constante cosmologique, est entièrement compatible avec le modèle standard de la physique des particules basé sur la théorie quantique des champs, sans qu'il soit nécessaire d'invoquer de nouveaux champs, ou particules, ou variables cachées, ad hoc. Au cours de nos recherches, deux questions critiques ont été abordées dans d'autres publications, sous presse ou en cours d'élaboration, la question du temps en cosmologie et la question de bosons scalaires ultralégers requis par le mécanisme de condensation de Bose-Einstein. Référence : Gilles Cohen-Tannoudji and Jean-Pierre Gazeau, Cold Dark Matter: A Gluonic Bose-Einstein Condensate in Anti-de Sitter Space Time, Universe, 2021, 7, 402. On pourra aussi consulter le site www.gicotan.fr. Réunion du lundi 07 février 2022 Institut des Systèmes Complexes. François Dubois CNAM Paris et AFSCET "La nature est-elle quantique à toutes les échelles ?" Résumé d'auteur Nous savons tous que la nature est soumise à des lois physiques universelles découvertes parfois depuis des centaines d'années. Ainsi, la mécanique quantique, élaborée au siècle dernier, a permis l'émergence des lasers, des ordinateurs et des téléphones portables. C'est une méthode mathématique spécifique pour prédire le résultat numérique des expériences dans l'infiniment petit, un univers en dehors de notre perception. Avec l'hypothèse fractaquantique proposée dans cet exposé, ce paradigme est abandonné pour un autre plus simple et plus déraisonnable à la fois : le monde est quantique du microscopique au macroscopique, quantique jusque dans notre quotidien. Ainsi, nous revisitons les géométries fractales, la physique quantique, les Atomes avec un A majuscule à la manière des Anciens Grecs, les assemblages de structures, le processus de mesure, les boucles ou l'intrication... Référence : F. Dubois. Fractaquantum ; la nature est-elle quantique à toutes les échelles ?, AFSCET-Bookelis, 2022. 2021
Réunion du lundi 13 décembre 2021 Institut des Systèmes Complexes. Hervé Zwirn Directeur de Recherche au CNRS "Is the Past Determined?" transparents Résumé d'auteur In a recent paper, I argued against backward in time effects used by several authors to explain delayed choice experiments. I gave an explanation showing that there is no physical influence propagating from the present to the past and modifying the state of the system at a time previous to the measurement. However, though the solution is straightforward in the case of delayed choice experiments involving only one particle, it is subtler in the case of experiments involving two entangled particles because they give rise to EPR-like situations. Considering that a measurement is not an actual change of the physical state of a system and is relative to the observer allows to understand that there is neither backward in time effects nor instantaneous collapse of the second system when the first one is measured, as is often postulated. This allows also to get rid of any nonlocality. I want to go further into the consequences of this way of considering the measurement, that I have called Convivial Solipsism, and show that even if, in the usual sense, there is no physical effect of the present or of the future on the past, we must nevertheless consider that the observer’s past is sometimes not entirely determined and that it becomes determined only when certain measurements are done latter. This apparent contradiction disappears if one understand that each observer builds, through her own measurements, her own world (that I call the phenomenal world in Convivial Solipsism) which is different from what we are used to consider as the common world shared by everybody. References: 1. Zwirn, H. The Measurement Problem: Decoherence and Convivial Solipsism. Found. Phys., Vol. 46, p.635 (2016). 2. Zwirn, H.: Delayed choice, complementarity, entanglement and measurement. Phys. Essays. 30, 3 (2017). 3. Zwirn, H. Non Locality versus modified realism. Found. Phys., Vol. 50, pp. 1–26 (2020). 4. Zwirn, H. Is the Past Determined? Found. Phys., Vol. 51, 57 (2021). Réunion du lundi 25 octobre 2021 Institut des Systèmes Complexes. Zeno Toffano Centrale-Supelec, Gif sur Yvette "Adapting Logic to Physics" transparents Abstract Adapting logic to physics addresses interesting questions. Non-classical logics such as fuzzy and many-valued logics seem promising candidates. Quantum information brings up new issues in logic due to the effects of non-commutativity, superposition, entanglement and reversibility. We propose a quantum-like method in logic, Eigenlogic, where connectives are represented by operators (matrices), logical truth values by their eigenvalues, and logical interpretations by the quantum states. Using a superposition of logical input states one gets a fuzzy logic representation where logical valuations correspond to quantum probabilities. Semantics can be modified by using alternative alphabets for truth values, for example binary {+1,-1} instead of Booleans {0,1} are better adapted to quantum mechanical spin 1/2. Many-valued logical operators are designed by operator interpolation methods using the Cayley-Hamilton theorem and can be associated with the quantum angular momentum. Eignelogic permits to consider syntax (operations) and semantics (values) as dual representations of the same logical operator and are transformed, in the case of Pauli-Weyl logical operators, by the discrete Fourier transform operator. We outline differences with traditional quantum logic and a correspondence is made between logical universality and entanglement using the logical operator eigenvalue structure. First order logic and computability issues are also considered in Eigenlogic in relation to quantum algorithms and entangling gates. Applications are proposed in quantum information with a logical formulation of the Bell inequalities, in quantum computing with a new quantum oracle expression and for the emerging concept of quantum robot applied to Braitenberg vehicle AI agents. Z. Toffano & F. Dubois (2020): "Adapting Logic to Physics: The Quantum-Like Eigenlogic Program." Entropy 22. Available at https://www.mdpi.com/1099-4300/22/2/139 Toffano, Z. "Eigenlogic in the Spirit of George Boole.", Logica Universalis, Birkhäuser-Springer, 14, 175-207 (2020). Available at https://hal-centralesupelec.archives-ouvertes.fr/hal-02615451 Z. Toffano & F. Dubois (2018): "Quantum eigenlogic observables applied to the study of fuzzy behaviour of Braitenberg vehicle quantum robots.", Kybernetes 48(10). Available at https://hal-centralesupelec.archives-ouvertes.fr/hal-02095400 Réunion du lundi 31 mai 2021 à 15 h (heure de Paris) Giuseppe Vitiello Dipartimento di Fisica, Universitá di Salerno, Italia "Entanglement and phase correlations" transparents Abstract. What appears as a "spooky action at a distance" turns out to be the fact that Alice's and Bob's measurements are embedded in the coherent dynamics of the physical vacuum acting as a "collective" mode background. Réunion du mercredi 31 mars 2021 à 15 h (heure de Paris) Francesco Galofaro Department of Philosophy and Education Sciences, University of Turin, Italy Centro Universitario Bolognese di Etnosemiotica, University of Bologna, Italy "Semantic Quantum Correlations in Hate Speeches" transparents Abstract The intervention shows the first results of a research conducted on a corpus of 7000 posts collected on the Reddit social network during the 2016 American presidential campaign. The research is the result of a collaboration between Berkeley DLab, who shared the corpus, LSI - CentraleSupélec and CUBE. Thanks to funding from the Anti-Defamation League, the corpus has been labelled to apply Machine Learning techniques: 400 posts have been labelled as "hate speech" by human analysts. Galofaro, Toffano and Doan applied to both sub-corpora (hate and non-hate speeches) an analysis technique inspired by Greimas's structural semantics, Eco's semiotics, and Quantum Information Retrieval (van Rijsbergen). Each text was formalized as a semantic network using the HAL technique. We then measured the semantic similarity between two key words formalized as two- word vectors with the classical measure of cosine-similarity. We compared it with the degree of quantum correlation between them measured with the Born rule. This correlation, linked to the co- occurrence of the word vectors in the same contexts, extracts from the latter useful information to characterize the considered semantic relationships ("presence of correlation", "absence of correlation" or "presence of anticorrelation"). In this manner, the new technique allows to overcome some critical aspects of the Machine Learning techniques currently in use, being based on the meaning of the text and not on the way in which the human analyst labels the corpus. Galofaro, F., Toffano, Z. and Doan, B.-L., "Quantum Semantic Correlations in Hate and Non-Hate Speeches", Proceedings CAPNS 2018, arXiv:1811.02701 Galofaro, F., Toffano, Z. and Doan, B.-L. (2018), "A quantum-based semiotic model for textual semantics", Kybernetes, Vol. 47 No. 2, pp. 307-320. https://doi.org/10.1108/K-05-2017-0187. Réunion du lundi 25 janvier 2021 Andrei Khrennikov Professor, Linnaeus University, Växjö, Sweden "Social laser: application of quantum information field to modelling mass protests" transparents Abstract. During the last years our society was permanently disturbed by the coherent information waves of high amplitudes. These are waves of huge social energy. Often they are of the destructive character, a kind of information tsunami. However, they can generate as well positive improvements in the human society. The main distinguishing features of these waves are their high amplitude, coherence (homogeneous character of social actions generated by them), and short time needed for their generation and relaxation. We show that such social phenomenon can be described by recently developed social laser theory. The latter models stimulated amplification of coherent social actions (SASA). "Actions" are treated very generally, from mass protests including the recent series of colour revolutions to president elections and other collective decisions, as, e.g., acceptance (often unconscious) of some societal recommendations, say quarantine during the present coronavirus pandemy. Social laser is one of quantum-like models that recently became very popular in decision making, psychology, cognitive, social, and political sciences, economics and finances. In such models, the mathematical formalism of quantum theory, especially quantum information and probability, is applied outside of physics. In our models humans are treated as carriers of social energy - social atoms - interacting with the quantum information field generated by mass medium. Quantum field theory describes this field operationally with the operators of creation and annihilation of information excitations. We point to the main distinguishing features of the modern society simplifying social lasing: a) transformation of humans into social atoms - lost of individuality; b) generation by mass media of powerful information fields leading to information overload of social atoms; c) creation of powerful social resonators based on internet Echo Chambers. References. 1. Khrennikov, A. (2015). Towards information lasers. Entropy, 17, N 10, 6969--6994. 2. Khrennikov, A. (2016). Social laser: Action amplification by stimulated emission of social energy. Philosophical Transactions of the Royal Society, Vol. 374, N 2054, 20150094. 3. Khrennikov, A. (2018). Social laser model: from color revolutions to Brexit and election of Donald Trump. Kybernetes, 47(2), 273--278. 4. Khrennikov, A., Alodjants, A. Trofimova A. and Tsarev, D. (2018). On interpretational questions for quantum-Like modeling of social lasing. Entropy, 20(12), 921. 5. Khrennikov A., Toffano, Z. and Dubois, F. (2019). Concept of information laser: from quantum theory to behavioural dynamics. The European Physical Journal Special Topics, 227, N. 15--16, 2133--2153. 6. Tsarev, D., Trofimova, A., Alodjants, A. et al. (2019). Phase transitions, collective emotions and decision-making problem in heterogeneous social systems. Scientific Reports 9, 18039 7. Khrennikov, A. (2020). Social Laser. Jenny Stanford Publ. Com., Singapore; https://www.jennystanford.com/9789814800839/social-laser/ 2020
Réunion du lundi 23 novembre 2020 sous forme virtuelle. Michel Dureigne Ingénieur chercheur retraité Airbus "Lecture systémique de la physique quantique" transparents Résumé d'auteur. La physique quantique est caractérisée par une multiplicité de points de vue ; elle est à la fois rigoureuse au plan mathématique et foisonnante en ce qui concerne les formalismes, les concepts, et les notes explicatives. L'exposé propose d'appliquer une méthode d'ingénierie système pour aborder cet univers complexe. Cette méthode semble bien adaptée à la modélisation soutenue par l'école de Copenhague. En effet cette modélisation privilégie une approche par la mesure, c'est-à-dire par l'information. L'idée systémique retenue ici est de considérer que toute expérience quantique se structure en trois couches : information utilisateur, système de mesure observateur qui relève de la physique classique, et système quantique observé qui est une boite noire. Réunion du lundi 12 octobre 2020 ISC-PIF, 113 rue Nationale, 75013 Paris. Michel Gondran Académie Européenne Interdisciplinaire des Sciences, Paris "Les fonctions d'onde externe et interne : la double solution recherchée par Louis de Broglie ?" transparents Résumé des auteurs Michel Gondran et Alexandre Gondran. Nous proposons une grille de lecture de la mécanique quantique correspondant aux spécifications de la théorie de la double solution de Louis de Broglie. On montre que la fonction d'onde habituelle d'un système quantique, comme un atome (Hydrogène ou Argent) ou une molécule (Eau ou Fullerene), se décompose approximativement comme le produit de deux fonctions d'onde correspondant chacune à une échelle différente. A l'échelle macroscopique, une fonction d'onde externe correspond à l'évolution du centre de masse d'une particule unique ou d'un système quantique. Cette fonction d'onde externe "pilote" le centre de masse du système quantique et correspond à la théorie de de Broglie-Bohm restreinte au centre de masse. Elle permet de résoudre élégamment le problème de la mesure en mécanique quantique. A l'échelle microscopique, la fonction d'onde interne correspond à l'évolution de ses variables internes dans le référentiel du centre de masse. Pour cette fonction d'onde interne, l'interprétation de de Broglie-Bohm ne s'impose plus et nous avons proposé qu'elle soit remplacée par l'interprétation de Schrödinger. Pour lui, les particules sont étendues et le carré du module de la fonction d'onde interne d'un électron correspond à la densité de sa charge dans l'espace. Cette double interprétation est une grille de lecture permettant de mieux comprendre les débats sur les interprétations de la mécanique quantique, qui ne faisaient pas la différence entre les fonctions d'onde externe et interne, ainsi que de mieux voir les relations entre gravité et mécanique quantique. Réunion du jeudi 27 février 2020 ISC-PIF, 113 rue Nationale, 75013 Paris. Maurice Kibler Institut des deux infinis, Université Claude Bernard Lyon 1 "Autour des bases mutuellement non biaisées : aspects physiques et mathématiques" transparents Résumé d'auteur. L'exposé comprend deux parties indépendantes relevant de l'information quantique. Une partie est consacrée à la détermination de bases mutuellement non biaisées (MUBs en anglais) qui généralisent en dimension d arbitraire les bases de l'espace de Hilbert en dimension d = 2 obtenues à partir des vecteurs propres des matrices de Pauli. L'accent est mis sur l'utilisation des corps et anneaux de Galois pour la détermination des MUBs lorsque d est puissance d'un premier. Initialement introduites en théorie de l'information, l'intérêt pour les MUBs se focalise actuellement plutôt sur une question et une conjecture mathématiques, à savoir, - la question : quel est le nombre maximum de MUBs pour d différent d'une puissance d'un entier (sachant que pour d puissance d'un entier le nombre maximum est d+1) ? - la conjecture (de Zauner) : le nombre maximum de MUBs pour d = 6 est égal à 3. Une seconde partie concerne l'intrication quantique, l'une des ressources (avec la superposition quantique) pour l'ordinateur quantique. La caractérisation du degré d'intrication d'un système multiqubits est un problème important. Le degré d'intrication d'un état intriqué de N qubits symétrique sous le groupe des permutations de N objets peut être caractérisé par un nouveau paramètre, la perma-concurrence qui généralise la concurrence de Wootters. Réunion du lundi 27 janvier 2020 ISC-PIF, 113 rue Nationale, 75013 Paris. Franck Laloë Chercheur au CNRS, Laboratoire Kastler Brossel "Autour des théories de collapse spontané ; lien avec la gravitation" transparents Résumé d'auteur. La dynamique quantique est basée sur des équations qui semblent prédire la possible existence, voire la création, de QSMDS (Quantum superpositions of macroscopically distinct states); c'est le fameux paradoxe du chat de Schrödinger, qui apparaît dès que l'on cherche à prolonger "trop loin" la solution de l'équation linéaire de Schrödinger. De même, si l'on applique la dynamique à l'ensemble d'un appareil de mesure M et du système quantique mesuré S, on arrive en général à une superposition incohérente de plusieurs résultats, sans réussir à prédire l'émergence d'un résultat unique observée dans les expériences. D'innombrables interprétations de la mécanique quantique ont proposé des solutions très variées à cette difficulté. Parmi elles, deux classes importantes sont les théories à variables supplémentaires et les théories à "collapse" dynamique. Dans la première classe, la plus célèbre est la théorie dBB (de Broglie-Bohm); dans la seconde on trouve les théories à dynamique de Schrödinger modifiées comme GRW (Ghirardi-Rimini-Weber) et CSL (Continuous Spontaneous Localization, de P. Pearle), où une dynamique universelle permet au vecteur d'état de S+M de toujours suivre de près les observations physiques. La première partie de l'exposé sera consacrée à une revue de ces deux classes de théories. Nous présenterons ensuite un modèle qui effectue une synthèse entre dBB et CSL, et qui de plus fait un lien entre le collapse quantique et l'attraction gravitationnelle, comme suggéré en 1996 par Penrose. Le modèle ne dépend que d'une seule constante arbitraire sans dimension. Il est possible se choisir sa valeur pour rendre ses prédictions compatibles avec l'ensemble des données expérimentales actuellement connues. On peut cependant imaginer des expériences futures qui invalideraient ou, au contraire, valideraient le modèle. 2019
Réunion du lundi 28 octobre 2019 ISC-PIF, 113 rue Nationale, 75013 Paris. Jean-Claude Dutailly Auteur de "Mathematics for theoretical physics", 768 pages, 2012 "Mécanique quantique et théorie unitaire" transparents Résumé d'auteur. La "physique quantique" est un ensemble de théories, dont le noyau le plus important, et le plus original, est la "mécanique quantique". La mécanique quantique n'est pas une théorie physique proprement dit, en ce sens qu'elle ne décrit pas le comportement d'objets, mais celui de mesures qui peuvent être faites. Ce sont les fameux six axiomes au sujet de l'espace de Hilbert, des observables, des opérateurs, de l'incertitude des mesures... qui ont étonné les physiciens depuis un siècle. De nombreuses explications ont été proposées pour ces "axiomes", la plus célèbre est celle des "deux physiques" de Bohr, selon laquelle les objets en dessous d'une certaine taille ne suivraient pas les mêmes lois que les autres. D'autres, notamment Jauch, ont proposé une "axiomatique" fondée sur l'analyse des mesures faites dans les expériences courantes. En fait si on se limite, comme le font les axiomes, à l'analyse des relations mathématiques implicites entre les variables, il est possible d'étudier, sur le strict plan mathématique, quelles sont propriétés qui découlent de l'existence de ces relations. Un système, quel qu'il soit, physique ou non, représenté par des variables présentant certaines caractéristiques mathématiques, suit alors tous les "axiomes" de la Mécanique Quantique. Ces derniers ne sont dès lors plus des caractéristiques singulières d'objets, mais des théorèmes généraux applicables à tout système mathématique présentant certaines caractéristiques. Les méthodes de calcul habituelles en Physique Quantique sont justifiées, et elles sont plus sures car on sait quelles en sont les conditions d'application. Les "axiomes" de la Mécanique Quantique sont donc expliqués, mais leur fondement reste en opposition avec la démarche usuelle en physique, notamment pour la construction des grandes théories unificatrices, de Newton à Einstein. Dans une seconde partie je donne, à titre d'illustration, une semblable théorie que j'ai élaborée, et qui rend compte de l'ensemble des forces connues, quelle qu'en soit l'échelle. Les théories unitaires habituelles ne prédisent pas l'existence de systèmes stables, qui sont pourtant les plus courants dans notre univers. La stabilité d'un système physique est conditionnée par l'existence de symétries, notamment géométriques, bien particulières. Ce qui pose une question générale : l'existence de ces symétries est-elle une caractéristique fondamentale de notre univers, et est-elle reliée à l'organisation de notre "conscience" ? Réunion du lundi 17 juin 2019 ISC-PIF, 113 rue Nationale, 75013 Paris. Alexia Auffèves Directeur de Recherche au CNRS, Institut Néel, Grenoble "Pourquoi le "hasard quantique" est il quantique?" transparents Résumé d'auteur. On dit souvent que l'aléatoire quantique et l'aléatoire classique sont de nature différente. Cependant, le lien entre l'aléatoire quantique et la quantification de valeurs d'observables n'est que rarement discuté. Dans une première partie, je présenterai les différences entre l'aléatoire quantique et l'aléatoire classique au sein de la récente "approche CSM", qui propose une nouvelle ontologie pour la mécanique quantique. Dans cette perspective, l'aléatoire quantique est une conséquence logique de deux propriétés de nature purement quantique : la contextualité et la quantification. Je comparerai ensuite la physique quantique à différentes branches de la thermodynamique, deux théories fondées sur l'aléatoire. Je montrerai que la vision et le programme proposés par CSM remettent profondément en question une approche réductionniste du monde où le classique "émergerait" du quantique. En conclusion, j'évoquerai les nouvelles promesses technologiques de l'aléatoire quantique dans le domaine émergent de la thermodynamique quantique. Réunion du lundi 20 mai 2019 ISC-PIF, 113 rue Nationale, 75013 Paris. Pierre Rouchon Enseignant-chercheur, Mines Paris Tech "Trajectoires quantiques" transparents L'exposé commencera par le temps discret avec la boite à photons du Laboratoire Kastler Brossel pour aller vers le temps continu. Il s'agit de modèles Makoviens qui décrivent bien les expéériences actuelles sur les systèmes quantiques ouverts comme les circuits supra-conducteurs. Réunion du lundi 15 avril 2019 ISC-PIF, 113 rue Nationale, 75013 Paris. Alberto Ottolenghi Honorary Fellow, University College London "Esquisse de principes de mécanique combinatoire sub-quantique" transparents Do we really understand Classical Mechanics? Can ANY representation of reality be considered complete? Plusieurs questions qui ont accompagné pendant environ un siècle l'étude des concepts fondamentaux de la mécanique quantique sont reformulées "à l'envers", de façon à identifier une classe de dynamiques combinatoires reliées à la quantisation. La plus simple ayant été utilisée dans les années 1990 au Canada pour formuler un modèle en une dimension. Ce modèle est alors reformulé et modifié dans le cadre d'une interpretation physique sub-microscopique. Ses implications sont explorées au niveau heuristique de façon structurée. L'exposé se base principalement sur les notes d'un cours donné à l'UCL (Computer Science) en 2018. Ces notes de cours sont aussi disponibles. Les motivations sont contenues de façon moins évidente dans le mémoire de DEA (1992). Réunion du lundi 15 avril 2019 ISC-PIF, 113 rue Nationale, 75013 Paris. Michel Gondran Académie Européenne Interdisciplinaire des Sciences "Une interprétation synthétique, la théorie de la double préparation" transparents Voir ici un compte-rendu du livre de Michel et Alexandre Gondran : "Et si Einstein et de Broglie avaient aussi raison ?" 2018
Réunion du lundi 3 décembre 2018, ISC-PIF, 113 rue Nationale, 75013 Paris. Frédéric Barbaresco Directeur de Recherche, Thales "De la métrique de Fisher-Balian en quantique à la métrique de Fisher-Souriau pour la physique statistique des systèmes dynamiques" transparents La métrique de Fisher est l'objet fondamental en "Géométrie de l'Information" pour mesurer des distances entre densités de probabilités dans l'espace des paramètres, tout en étant invariant par changement de paramétrisation. Découverte en probabilité par Maurice Fréchet et Calyampudi Radhakrishna Rao, la métrique de Fisher trouve ses fondations dans les travaux mathématiques de Jean-Louis Koszul sur la géométrie des domaines bornées homogènes, en continuité des travaux d'Elie Cartan. Dès 1986, en Physique quantique, le Professeur Roger Balian a étendu la définition avec une métrique de Fisher quantique basé sur l'Entropie de von Neumann. En parallèle, Jean-Marie Souriau a étendu en Mécanique Statistique la définition de la métrique de Fisher sur des variétés symplectiques homogènes, en introduisant une "Thermodynamique des groupes de Lie" qui est un modèle de physique statistique pour les systèmes dynamiques, pour lesquels la densité de Gibbs est covariante sous l'action des groupes dynamiques qui agissent sur le système. Nous expliquerons les structures élémentaires de la "Géométrie de l'Information" et ses liens avec les fonctions caractéristiques introduites par François Massieu en Thermodynamique. Références: [A] Conférence "FGSI Cartan-Koszul-Souriau (Foundations of Geometric Structures of Information)", https://fgsi2019.sciencesconf.org, Montpellier, 4 au 6 Février 2019 [B] Conférence SOURIAU 2019, http://souriau2019.fr, Université Paris-Diderot, 27 au 31 Mai 2019. [C] Balian, R. The Entropy-Based Quantum Metric. Entropy 2014, 16, 3878-3888., https://www.mdpi.com/1099-4300/16/7/3878/pdf. [D] Balian, R.; Alhassid, Y.; Reinhardt, H. Dissipation in many-body systems: A geometric approach based on information theory. Phys. Rep. 1986, 131, 1-146. [E] Balian, R. Incomplete descriptions and relevant entropies. Am. J. Phys. 1999, 67, 1078-1090. [F] Balian, R. Information in statistical physics. Stud. Hist. Philos. Mod. Phys. 2005, 36, 323-353. [G] Balian, R.; Valentin, P. Hamiltonian structure of thermodynamics with gauge. Eur. Phys. J. B 2001, 21, 269-282. [H] Balian, R. From Microphysics to Macrophysics, 2nd ed.; Springer: Berlin, Germany, 2007; Volume I. [I] Balian, R. François Massieu and the thermodynamic potentials, Comptes Rendus Physique, Volume 18, Issues 9-10, 2017,Pages 526-530. [J] Souriau, J.-M. Structures des Systèmes Dynamiques; Dunod: Paris, France, 1970. [K] Souriau, J.-M. Mécanique statistique, groupes de Lie et cosmologie, Colloques int. du CNRS numéro 237. In Proceedings of the Géométrie Symplectique et Physique Mathématique, Aix-en-Provence, France, 24-28 June 1974; pp. 59-113. [L] Marle, C.-M. From Tools in Symplectic and Poisson Geometry to J.-M. Souriau's Theories of Statistical Mechanics and Thermodynamics. Entropy 2016, 18, 370. [M] Barbaresco, F. Higher Order Geometric Theory of Information and Heat Based on Poly-Symplectic Geometry of Souriau Lie Groups Thermodynamics and Their Contextures: The Bedrock for Lie Group Machine Learning. Entropy 2018, 20, 840., https://www.mdpi.com/1099-4300/20/11/840/pdf [N] Barbaresco, F. Geometric Theory of Heat from Souriau Lie Groups Thermodynamics and Koszul Hessian Geometry: Applications in Information Geometry for Exponential Families. Entropy 2016, 18, 386, https://www.mdpi.com/1099-4300/18/11/386/pdf. [O] Barbaresco, F. Poly-symplectic Model of Higher Order Souriau Lie Groups Thermodynamics for Small Data Analytics. In Geometric Science of Information; Springer: Berlin, Germany, 2017; Volume 10589, pp. 432-441. [P] Barbaresco, F. Jean-Louis Koszul and the elementary structures of Information Geometry. In Geometric Structures of Information Geometry; Nielsen, F., Ed.; Springer: Berlin, Germany, 2018. Réunion du lundi 5 novembre 2018 ISC-PIF, 113 rue Nationale, 75013 Paris. Alexei Grinbaum CEA Saclay "What's in the input/output distinction?" transparents Only two fundamental assumptions are at work in a device-independent approach: the inputs and the outputs are clearly distinguished; and the connection between them is physical. A philosophy of physics that supports this conception is free of any human element. It describes what the observer is through what the observer does: it operates with strings in finite alphabets. Our framework puts forward a set of conditions for a theory to contain the notions of physical system, local observer and causality; it also shows a natural way to obtain contextuality and probability starting only with the inputs and the outputs. [1] "How device-independent approaches change the meaning of physical theory", arXiv:1512.01035 [quant-ph]. Réunion du lundi 8 octobre 2018 ISC-PIF, 113 rue Nationale, 75013 Paris. Hervé Zwirn Directeur de Recherche au CNRS "Le rôle de l'observateur en physique quantique" transparents Le concept de mesure est au cœur même du formalisme quantique. Pourtant définir de manière cohérente et non ambiguë ce qu'est une mesure reste une des difficultés majeures des fondements de la mécanique quantique. Ce "problème de la mesure" a suscité d'innombrables travaux depuis la création de la mécanique quantique, il y a presqu'un siècle. Il concerne en effet directement l'ontologie de la mécanique quantique. Je passerai en revue un certain nombre de tentatives récentes de résolution du problème et montrerai en quoi elles ne sont pas satisfaisantes. Je proposerai ensuite une interprétation permettant de résoudre la difficulté de manière cohérente, au prix d'une remise en cause drastique de notre conception de la réalité. [1] Hervé Zwirn, "The Measurement Problem: Decoherence and Convivial Solipsism", Found. Phys., 46: pp 635 -667, (2016), http://arxiv.org/abs/1505.05029 [2] Hervé Zwirn, "Delayed Choice, Complementarity, Entanglement and Measurement", Physics Essays, 30, 3 (2017), http://arxiv.org/abs/1607.02364. Réunion du lundi 4 juin 2018 ISC-PIF, 113 rue Nationale, 75013 Paris. Ariane Lambert-Mogiliansky Professeure associée à l'Ecole d'Economie de Paris "Persuasion quantique" transparents In this contribution we investigate the potential for persuasion arising from the quantum indeterminacy of a decision-maker's beliefs, a feature that has been proposed as a formal expression of well-known cognitive limitations. We focus on a situation where an agent called Sender only has few opportunities to influence the decision-maker called Receiver. We do not address the full persuasion problem but restrict attention to a simpler one that we call targeting, i.e. inducing a specific belief state. The analysis is developed within the frame of a n-dimensional Hilbert space model. We find that when the prior is known, Sender can induce a targeted belief with a probability of at least 1/n when using two sequential measurements. This figure climbs to 1/2 when both the target and the belief are known pure states. A main insight from the analysis is that a well-designed strategy of distraction can be used as a first step to confuse Receiver. We thus find that distraction rather than the provision of relevant arguments is an effective means to achieve persuasion. We provide an example from political decision-making. Réunion du 22 mai 2018 ISC-PIF, 113 rue Nationale, 75013 Paris. Michel Bitbol Archives Husserl, Ecole Normale Supérieure, Paris "La mécanique quantique et le modèle des sciences humaines" transparents Quel rapport peut-il y avoir entre une théorie physique et les sciences humaines ? En physique classique, il n'y en a aucun, sauf à soutenir une forme de réductionnisme. Dans le paradigme classique, il s'agit d'expliquer et de prédire les processus objectifs. Or, les sciences humaines exploitent la possibilité qu'a le sujet humain de comprendre ses semblables, c'est-à-dire de se figurer ce qu'il ferait à leur place ; et elles ont un déficit de prédictibilité. Les sciences classiques de la nature expliquent un milieu contemplé à distance, tandis que les sciences de l'homme tirent l'enseignement de notre participation à un mode de vie commun, de notre inséparabilité avec l'"objet" humain. Mais en physique quantique, les raisons de cette dichotomie disparaissent. Comme les sciences humaines, la physique quantique doit tenir compte de l'implication inanalysable des pratiques de connaissance dans le phénomène à connaître. Comme les sciences humaines, la physique quantique traite d'une situation où l'acte épistémique est coextensif à son domaine d'étude. Cette contrainte commune aboutit à des prescriptions méthodologiques partagées par les théories physiques les plus avancées et par les sciences humaines. Et les prescriptions méthodologiques débouchent à leur tour sur des formes de théorisation unifiées, alors même qu'il n'y a aucune raison d'identifier les objets des deux sciences, et qu'il n'y a pas forcément lieu de croire à la possibilité de réduire les unes aux autres. Première réunion le 16 avril 2018 ISC-PIF, 113 rue Nationale, 75013 Paris. Philippe Grangier Institut d'Optique, Palaiseau "Contexts, Systems and Modalities: a new ontology for quantum mechanics" transparents Starting from the Einstein-Bohr debate, we propose a way [1] to make usual quantum mechanics compatible with physical realism, defined as the statement that the goal of physics is to study entities of the natural world, existing independently from any particular observer's perception, and obeying universal and intelligible rules. Rather than elaborating on the quantum formalism itself, we modify the quantum ontology, by requiring that physical properties are attributed jointly to the system, and to the context in which it is embedded. In combination with a quantization principle, this non-classical definition of physical reality sheds new light on counter-intuitive features of quantum mechanics such as the origin of probabilities, non-locality, and the quantum-classical boundary [2]. [1] Alexia Auffèves and Philippe Grangier, "Contexts, Systems and Modalities: a new ontology for quantum mechanics", Found. Phys. 46, 121 (2016); http://arxiv.org/abs/1409.2120 [2] Alexia Auffèves and Philippe Grangier, "Recovering the quantum formalism from physically realist axioms", Scientific Reports 7, 43365 (2017); http://www.nature.com/articles/srep43365.
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