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Séance de cours

Principes de la mécanique quantique

Dans cours

COM-309: Introduction to quantum information processing

Information is processed in physical devices. In the quantum regime the concept of classical bit is replaced by the quantum bit. We introduce quantum principles, and then quantum communications, key distribution, quantum entropy, and spin dynamics. No prio ...

Description

Cette séance de cours couvre les principes de la mécanique quantique, en se concentrant sur des sujets tels que les états de polarisation des photons, l'évolution du temps dans les interféromètres et le concept de superposition. L'instructeur explique le formalisme mathématique derrière la mécanique quantique et ses applications dans la mesure des résultats et la préparation des systèmes quantiques.

Enseignant·e

Nicolas Macris

Nicolas Macris received the PhD degree in theoretical physics from EPFL and then pursued his scientific activity at the mathematics department of Rutgers University (NJ, USA). He then joined the Faculty of Basic Science of EPFL, working in the field of quantum statistical mechanics and mathematical aspects of the quantum Hall effect. Since 2005 he is with the Communication Theories Laboratory and Information Processing group of the School of Communication and Computer Science and currently works at the interface of statistical mechanics, information theory and error correcting codes, inference and learning theory. He held long-term visiting appointments and collaborations with the University College and the Institute of Advanced studies in Dublin, the Ecole Normale Supérieure de Lyon, the Centre de Physique Theorique Luminy Marseille, Paris XI Orsay, the ETH Zürich and more recently Los Alamos National Lab. CV and publication list.

Source officielle

Concepts associés (32)

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.

Problème de la mesure quantique

Le problème de la mesure quantique consiste en un ensemble de problèmes, qui mettent en évidence des difficultés de corrélation entre les postulats de la mécanique quantique et le monde macroscopique tel qu'il nous apparaît ou tel qu'il est mesuré.

Postulats de la mécanique quantique

vignette|Participants au Congrès Solvay de 1927 sur la mécanique quantique Cet article traite des postulats de la mécanique quantique. La description du monde microscopique que fournit la mécanique quantique s'appuie sur une vision radicalement nouvelle, et s'oppose en cela à la mécanique classique. Elle repose sur des postulats. S'il existe un très large consensus entre les physiciens sur la manière de réaliser les calculs qui permettent de rendre compte des phénomènes quantiques et de prévoir leur évolution, il n'existe pas en revanche de consensus sur une manière unique de les expliquer aux étudiants.

Simulateur quantique

vignette|Sur cette photo d'un simulateur quantique, les ions sont fluorescents, ce qui indique que les qubits sont tous dans le même état ("1" ou "0"). Dans de bonnes conditions expérimentales, les ions du cristal prennent spontanément une structure triangulaire. Crédit: Britton/NIST vignette|Illustration de ions piégés : Le cœur du simulateur est un cristal de deux dimensions de ions de béryllium (sphères bleues); l'électron ultrapériphériques de chaque ion est un bits quantiques (flèches rouges).

Photon

Le photon est le quantum d'énergie associé aux ondes électromagnétiques (allant des ondes radio aux rayons gamma en passant par la lumière visible), qui présente certaines caractéristiques de particule élémentaire. En théorie quantique des champs, le photon est la particule médiatrice de l’interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent, cette interaction se traduit d’un point de vue quantique comme un échange de photons.

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Séances de cours associées (35)

Génie du réservoir quantique

Explore l'ingénierie du réservoir quantique, la relaxation énergétique et la phase quantique dans les systèmes, en discutant des équations du mouvement et des densités spectrales.

Mesures quantiques

Explore les mesures quantiques projectives, la formulation du système-mètre, les résultats observables et le couplage entre les systèmes et les compteurs.

Polarisation des photons

Explore la polarisation des photons, y compris les concepts de polarisation linéaire, circulaire et elliptique.

Mécanique classique et quantique : Fondations et applications

Explore la mécanique classique et quantique, couvrant les observables, l'élan, Hamiltonien, et l'équation de Schrödinger, ainsi que la chimie quantique et l'expérience du chat de Schrödinger.

Information quantique : Moments magnétiques et spin

Explore l'information quantique sur les moments magnétiques, les spins, les propriétés observables et la polarisation des photons, mettant l'accent sur le rôle des matrices dans les mesures quantiques.

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