Cours Introduction au Calcul Quantique (A. Borbely) :
Les différentes parties du cours sont les suivantes :
Vue d'ensemble des portes logiques conventionnelles et des circuits simples (ex. Demi-additionneur et additionneur)
Dispositifs probabilistes classiques (automates lanceurs de pièces, portes concaténées)
L'interféromètre de Mach-Zehnder
Les postulats de la mécanique quantique (une revue)
Qubits et registres (sphère Bloch, manipulation de qubits en 3D)
Superposition et mesure quantique (ex. Expérience Stern & Gerlach)
Evolution d'un système quantique, transformations unitaires
Portes à qubit unique (bit flip, phase flip, phase rotator, Hadamard transform)
Qubits et le principe d'incertitude
Deux qubits : l'intrication quantique, les états de Bell et le paradoxe Einstein-Podolsky-Rosen
Inégalité CHSH (corrélations non locales)
Portes à 2 qubits
Théorème de non-clonage, téléportation quantique
N-qubits
Algorithme quantique de Grover (trouve l'entrée unique d'une fonction "boîte noire" qui produit une sortie particulière)
Cours Interaction Lumière-Matière et Systèmes Optiques (M. Perrin) :
Nous commencerons par une revue générale du formalisme de Maxwell et d’Helmholtz, d’abord dans le vide, ou un milieu homogène, puis dans les milieux décrits par un profil de permittivité 3D. Différents cas types seront présentés (faisceau monochromatique, régimes temporels/fréquentiels, approximation paraxiale, relation de dispersion). Il s’agira de comprendre les fondements théoriques, et les différentes classes de modèles électromagnétiques, ainsi que leurs limites. La notion, très générale de mode et de fréquence propre (en général, un nombre complexe) sera abordée, en puisant des exemples parmi les fibres optiques, les nano particules métalliques ou diélectriques résonantes, les guides d’ondes planaires sur substrats, les mirroirs de Bragg, etc …
L’expression de la permittivité des matériaux sera présentée en utilisant les modèles de Drude, Sommerfeld, en lien avec leur structure électronique.
Nous expliquerons comment les caractéristiques du matériau, et la forme de l’objet (ses symétries) influent sur ses propriétés (filtrage, routage, émission / absorption résonantes, propagation dispersive, polarisation). Les défis actuels, tels que la fabrication et l’ingénierie de systèmes complexes (e.g. auto-assemblés), la course vers les très petites échelles (du micron au nano, puis au sub-nano ) , la mesure précise de g ( ~ 9.81 m.s-2), seront présentés à titre d’exemples.
Nous allons ensuite décrire les principaux mécanismes d’interaction champ électromagnétique / matière au niveau microscopique (transitions électroniques / vibrationnelles / rotationnelles) et les spectroscopies associées, ainsi que leurs applications (détection de matières dangereuses, de fraudes, analyse chimique). Pour finir par expliquer brièvement le couplage entre les équations d’évolution d’un atome qui émet de la lumière et les équations de Maxwell.
Une part importante sera dédiée à l’étude d’applications (ou systèmes) pratiques comme : la modélisation d’un laser, l’étude d’une OLED et de capteurs biologiques (type capteurs à plasmons de surface), afin de mettre en pratique les connaissances acquises au début du cours.
En particulier, des travaux pratiques utilisant un logiciel d’éléments finis permettront aux étudiants de modéliser numériquement des systèmes réels.
| A la fin de l’unité pédagogique, l’élève sera capable de : | Niveau de taxonomie | Priorité |
|---|---|---|
| Connaître les portes logiques binaires | 1. Connaître | Utile |
| Comprendre mieux les bases de la mécanique quantique | 2. Comprendre | Important |
| Comprendre le phénomène quantique « intrication » | 2. Comprendre | Essentiel |
| Connaître les portes logiques à base de qubit | 1. Connaître | Essentiel |
| Être capable d’évaluer un circuit quantique | 6. Évaluer | Essentiel |
| Connaître des nouvelles modalités de transmission de l’information (sans la possibilité du décryptage) | 1. Connaître | Important |
| Comprendre un algorithme quantique de calcul simple | 2. Comprendre | Important |
| Maîtriser le formalisme | 3. Appliquer | Essentiel |
| Comprendre les grands types d’interactions lumière / matière | 4. Analyser | Important |
| Modéliser des systèmes optiques simples | 6. Évaluer | Utile |
| Part de l'évaluation individuelle | Part de l'évaluation collective | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Examen sur table : | 65 | % | Livrable(s) de projet : | 20 | % |
| Examen oral individuel : | 0 | % | Exposé collectif : | 0 | % |
| Exposé individuel : | 7 | % | Exercice pratique collectif : | 7 | % |
| Exercice pratique individuel : | 0 | % | Rapport collectif : | 0 | % |
| Rapport individuel : | 0 | % | |||
| Autre(s) : 0 % | |||||
| Type d’activité pédagogique : | Contenu, séquencement et organisation |
|---|---|
| Cours | Cours Introduction au Calcul Quantique : Cours Interaction Lumière-Matière et Systèmes Optiques :
|
| Travaux dirigés | Cours Introduction au Calcul Quantique : Cours Interaction Lumière-Matière et Systèmes Optiques : |
| Travaux Pratiques | Cours Interaction Lumière-Matière et Systèmes Optiques : |