Séance de cours

Physique quantique I

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Dans cours

PHYS-313: Quantum physics I

The objective of this course is to familiarize the student with the concepts, methods and consequences of quantum physics. ...

Description

Cette séance de cours se penche sur le développement de la mécanique quantique, en se concentrant sur l'évolution temporelle des états quantiques. L'instructeur présente l'opérateur d'évolution temporelle et démontre ses propriétés, conduisant à l'équation de Schrodinger. La séance de cours explore l'image de Heisenberg, discutant de l'évolution des observables et du concept des Hamiltoniens. L'instructeur explique l'évolution des systèmes ouverts, en soulignant l'importance de la conservation de l'énergie. La séance de cours se termine par une analyse détaillée de la dynamique des spins, des phénomènes de résonance et de l'inversion des populations de spins.

Enseignant·e·s (2)

Vincenzo Savona

De nationalité italienne, Vincenzo Savona est né en 1969. Il effectue ses études de physique à lEcole normale supérieure de Pise et à lUniversité de Pise. Puis il entreprend une thèse de doctorat à lInstitut de physique théorique de lEPFL. Il effectue des recherches post-doctorales à lEPFL, puis à lInstitut de physique de lUniversité Humboldt de Berlin. En 2002, il revient à lEPFL pour y constituer son groupe de recherche, bénéficiant dun subside «professeur boursier» du Fonds national suisse de la recherche scientifique. En 2006, il est nommé professeur assistant tenure-track à lEPFL et intègre le NCCR de photonique quantique. En 2010 il est nommé professeur associé. Actuellement, il dirige le Laboratoire de physique théorique des nanosystèmes.

Giuseppe Carleo

Twitter https://twitter.com/gppcarleo Enseignement et PhD Doctorant·es actuel·les Gian Gentinetta, Linda Mauron, Samuele Piccinelli, Alessandro Sinibaldi, Shao Hen Chiew, David Linteau, Clemens Giuliani, Ali Goodarzi, Gianluca Grosso, Ruize Ma, Ekaterina Pankovets A dirigé les thèses EPFL de Dian Wu, Julien Sebastian Gacon, Gabriel Maria Pescia, Barison Stefano, Imelda Romero Cours Advanced computational physics PHYS-339 Le cours couvre l'algèbre linéaire dense/creuse, les méthodes variati

Source officielle

Concepts associés (26)

Équation de Schrödinger

L'équation de Schrödinger, conçue par le physicien autrichien Erwin Schrödinger en 1925, est une équation fondamentale en mécanique quantique. Elle décrit l'évolution dans le temps d'une particule massive non relativiste, et remplit ainsi le même rôle que la relation fondamentale de la dynamique en mécanique classique. Au début du , il était devenu clair que la lumière présentait une dualité onde-corpuscule, c'est-à-dire qu'elle pouvait se manifester, selon les circonstances, soit comme une particule, le photon, soit comme une onde électromagnétique.

Mécanique quantique

La mécanique quantique est la branche de la physique théorique qui a succédé à la théorie des quanta et à la mécanique ondulatoire pour étudier et décrire les phénomènes fondamentaux à l'œuvre dans les systèmes physiques, plus particulièrement à l'échelle atomique et subatomique. Elle fut développée dans les années 1920 par une dizaine de physiciens européens, pour résoudre des problèmes que la physique classique échouait à expliquer, comme le rayonnement du corps noir, l'effet photo-électrique, ou l'existence des raies spectrales.

Observable

Une observable est l'équivalent en mécanique quantique d'une grandeur physique en mécanique classique, comme la position, la quantité de mouvement, le spin, l'énergie, etc. Ce terme provient d'une expression utilisée par Werner Heisenberg dans ses travaux sur la mécanique des matrices, où il parlait de beobachtbare Grösse (quantité observable), et où il insistait sur la nécessité d'une définition opérationnelle d'une grandeur physique, qui prend mathématiquement la forme d'un opérateur.

Opérateur d'évolution

En mécanique quantique, l'opérateur d'évolution est l'opérateur qui transforme l'état quantique au temps en l'état quantique au temps résultant de l'évolution du système sous l'effet de l'opérateur hamiltonien. On considère un hamiltonien composé de deux termes : où la dépendance temporelle est contenue dans . Quand , le système est complètement connu par ses kets propres et ses valeurs propres : Cet opérateur est noté et on a la relation, qui donne l'état du système au temps à partir du temps initial : où représente le ket au temps représente le ket au temps Pour le bra, on a alors la relation suivante : L'opérateur a les propriétés suivantes : C'est un opérateur linéaire est un opérateur unitaire ().

Mécanique hamiltonienne

La mécanique hamiltonienne est une reformulation de la mécanique newtonienne. Son formalisme a facilité l'élaboration théorique de la mécanique quantique. Elle a été formulée par William Rowan Hamilton en 1833 à partir des équations de Lagrange, qui reformulaient déjà la mécanique classique en 1788. En mécanique lagrangienne, les équations du mouvement d'un système à N degrés de liberté dépendent des coordonnées généralisées et des vitesses correspondantes , où .

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Séances de cours associées (64)

Image de Heisenberg: Évolution du temps et observables

Explore l'image de Heisenberg, mettant l'accent sur l'évolution du temps et les observables en mécanique quantique.

Physique quantique I

Introduit des concepts clés de la physique quantique tels que les commutateurs, les observables et l'équation de Schrdinger, soulignant l'importance de la diagonalisation et des valeurs propres de l'énergie.

La mécanique quantique : évolution du temps

Explore l'évolution du temps en mécanique quantique, couvrant la compatibilité, l'incertitude et les propriétés d'évolution.

Schrödinger Equation: Propriétés et évolution du temps

Couvre les propriétés de l'équation de Schrödinger et son évolution temporelle.

Équation de Jarzynski et circuits quantiques

Explore l'équation de Jarzynski et la quantification des circuits électriques dans les oscillateurs harmoniques quantiques.

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Mécanique quantique

Observable

Opérateur d'évolution

Mécanique hamiltonienne

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