QUANTUM OPTICS 2: DEUX PHOTONS ET PLUS

PRÉSENTATION:
Ce cours utilisera le formalisme vu dans Quantum Optics 1 pour décrire des phénomènes mettant en jeu des états à plusieurs photons : états intriqués, lumière comprimée, sans oublier la lumière classique, rayonnement laser ou rayonnement thermique. Un module sera consacré aux technologies quantiques basées sur les photons et les atomes intriqués.

A PROPOS:

Quantum Optics 1, Single photon", a permis d'initier les apprenants aux principes de la quantification de la lumière, et au formalisme de l'optique quantique. Tous les exemples ont été pris dans des phénomènes associés aux photons uniques, y compris les applications aux technologies quantiques présentées dans ce premier cours.
Dans le même esprit, "Quantum Optics 2, Two photons and more", permettra aux apprenants d'utiliser le formalisme de l'optique quantique pour décrire des phénomènes à plusieurs photons. Ils découvriront ainsi l'intrication des photons, un phénomène extraordinaire à l'origine de la deuxième révolution quantique. Ils apprendront également comment utiliser formalisme de l'optique quantique pour décrire la lumière classique, qu'elle soit cohérente comme la lumière laser, ou incohérente comme le rayonnement thermique. Basé sur des états quantiques à plusieurs photons, le formalisme des états quasi-classiques permet d'obtenir la limite quantique standard (SQL), qui limite la précision des mesures utilisant la lumière classique. On peut alors comprendre comment de nouveaux types d'états quantiques de la lumière, les états comprimés, permettent de dépasser la SQL. Il s'agit d' un résultat remarquable de la métrologie quantique.
Plusieurs exemples de technologies quantiques basées sur des photons intriqués seront présentés. La communication quantique, en particulier la téléportation quantique et la cryptographie quantique, seront vues en détail. L'informatique quantique et la simulation quantique seront abordées : d'une part l'hypothétique ordinateur quantique universel basé sur des portes quantiques idéales ; d'autre part le calcul quantique bruité à échelle intermédiaire (NISQ). Ce concept soulève un sérieux espoir d'obtenir bientôt le fameux avantage quantique, c'est-à-dire la possibilité d'effectuer certains calculs difficiles, exponentiellement plus vite qu'avec les ordinateurs classiques.

SYLLABUS

ÉTATS QUASI-CLASSIQUES DU RAYONNEMENT : CAS MONOMODE
ÉTATS QUASI-CLASSIQUES DU RAYONNEMENT : CAS MULTIMODE
LUMIÈRE COMPRIMÉE : DÉPASSER LA LIMITE QUANTIQUE STANDARD
L’INTRICATION : UN CONCEPT RÉVOLUTIONNAIRE
QUELQUES EXEMPLES DE TECHNOLOGIES QUANTIQUES BASÉES SUR L'INTRICATION