Trois tests expérimentaux des inégalités de Bell par corrélation de PDF

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UNIVERSITE DE PARIS-SUD

CENTRE D'ORSAY

T H E S E

presentée

Pour obtenir

Le CRADE de DOCTEUR ES SCIENCES

PHYSIQUES

PAR

Alain ASPECT

SUJET:

TROIS TESTS EXPERIMENTAUX DES INEGALITES DE BELL

PAR MESURE DE CORRELATION DE POLARISATION DE PHOTONS soutenue le . ler Février 1983 devant a Commission d'examen

MM A, MARECHAL President

J.S. BELL

C. COHEN-TANNOUDJI

B. D'ESPACNAT

C. IMBERT

F. LALOE

ORSAY n° d'ordre : 2674

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présentée

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Le GRADE de DOCTEUR ES SCIENCES

PHYSIQUES

PAR

Alain ASPECT

SUJET:

TROIS TESTS EXPERIMENTAUX DES INEGALITES DE BELL

PAR MESURE DE CORRELATION DE POLARISATION DE PHOTONS soutenue le ler février 1983 devant la Commission d'examen MM.

A. MARECHAL

Président

J.S. BELL

C. COHEN-TANNOUDJI

B. D'ESPAGNAT

C. IMBERT

F. LALOË

"This point was never accepted by.

Einstein... it became known

as the "Einstein-Podolsky-Rosen paradox".

But when the situation

is described as we have done it here, there doesn't seem to be any paradox at all... R.P.

Feynman

(1963)* "We always have had a great deal of difficulty in understanding the world view that quantum mechanics represents..

Jt has not

yet become obvious to me that there is no real problem... l've entertained myself always by squeezing the difficulty of quantum mechanics into a smaller an smaller place, so as to get more and more worried about this particular item. It seems to be almost ridiculous that you con squeeze it to a numerical question that one thing is bigger than another. But there you are - it is bigger... R.P.

Feynman

(1981)** * The

Feynman

Lectures on

Physics,

Tome

III, Chapitre

18 (Addison -

Wesley,

1965).

** Intern. Journ. of

Theoret.

Phys. 21,

467
(1982).

ABSTRACT

We have

performed three experimental tests of Bell's inequalities by measuring the linear-polarization correlation of photons emitted by pairs in the 4p2 1 S o ~ 4s4p 1P1 ~ 4s2 1 S o radiative cascade of calcium.

The first

part of this dissertation reminds the theoretical background (Bell's theorem), and the experimental situation (previous experiments).

We then describe our

apparatus : the source (calcium atomic beam selectively excited by two-photon absorption), the optics, the photon coihcidence - counting system.

Our first

experiment, analogous to previous ones (but more precise) involves one-channel polarizers. Our second experiment, based on a conceptually simpler scheme, uses two- channel polarizers.

The third

experiment involves acousto-optical switches followed by two linear polarizers : these devices act as time- varying polarizers, the orientation of which is changed during the time of flight of photons.

In the three

experiments, the results are in good agreement with the

Quantum mechanical

predictions, and they distinctly violate the relevant Bell's inequalities.

En m'accueillant à l'Institut

d'Optique d'Orsay,

Monsieur

Professeur

Maréchal m'a

permis de bénéficier de moyens de travail exceptionnels, sans lesquels ce travail n'aurait pas pu

être mené à bien.

Je le remercie de la

confiance qu'il m'a accordée.

Je veux

exprimer ici ma gratitude

à Christian Imbert

qui m'a proposé de travailler sur les inégalités de Bell. Qu'il sache combien j'ai apprécié la liberté que j'ai eue sous sa direction, mais aussi le fait que je l'ai toujours trouvé présent pour m'aider à résoudre les problèmes que nous avons rencontrés. En me faisant l'honneur de participer

à mon

jury de thèse,

John Bell

confirme le soutien qu'il nous a apporté dès le début, et dont je lui suis reconnaissant.

Ma reconnaissance va aussi à Claude

Cohen-Tannoudji qui,

malgré ses lourdes charges, m'a consacré de nombreuses heures. Tous ceux qui ont eu la chance de travailler avec lui imagineront sans peine le bénéfice que j'ai retiré de ses conseils.

Je dois

beaucoup

à M. le

professeur d'Espagnat qui m'a aidé à découvrir les subtilités et les embûches de ce sujet, qu'il a beaucoup contribué à fairequotesdbs_dbs45.pdfusesText_45

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TROIS TESTS EXPERIMENTAUX DES INEGALITES DE BELL

MM A, MARECHAL President

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B. D'ESPACNAT

C. IMBERT

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A. MARECHAL

Président

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C. COHEN-TANNOUDJI

B. D'ESPAGNAT

C. IMBERT

F. LALOË

Einstein... it became known

But when the situation

Feynman

Jt has not

Feynman

Feynman

Lectures on

Physics,

III, Chapitre

Wesley,

1965).

Theoret.

Phys. 21,

ABSTRACT

We have

The first

We then describe our

Our first

The third

In the three

Quantum mechanical

En m'accueillant à l'Institut

Monsieur

Professeur

Maréchal m'a

être mené à bien.

Je le remercie de la

Je veux

à Christian Imbert

à mon

John Bell

Ma reconnaissance va aussi à Claude

Cohen-Tannoudji qui,

Je dois

à M. le