| Bachelor 5eme semestre | Informatique et Communication |
Cours: Mercredi 8h – 10h et Jeudi 15h15-16h vidéos pré-enregistrées
Cours et Exercices: Jeudi 15h – 17h – présence en salle ELD 020 et sur Zoom
| enseignant: | Nicolas Macris |
| bureau: | INR 134 |
| tel: | +4121 6938114 |
| email: | [email protected] |
| Teaching Assistant | Farzad Poukamali [email protected] |
| Assitant etudiant |
Antoine Masanet [email protected] |
– Expérience des doubles fentes de Young, effet photoélectrique.
– Expériences sur la polarisation des photons. – États quantiques, règle de Born.
– Notion abstraite de qubit. Représentation géométrique sur la sphère de Bloch.
– Principes mathématiques de la mécanique quantique.
– États à plusieurs qubits. États produit, états intriques.
Cryptographie, Communications et Corrélations
– Génération d’une clé secrète: protocoles BB84 et B92.
– Intrication: paires de Einstein-Podolsky-Rosen.
– Protocole de téléportation. – Protocole de codage super dense (dense coding).
– Inégalités de Bell. Expériences d’Aspect, Grangier et Roger.
– Protocole de Ekert pour une clé secrète.
Spin 1/2 et manipulations de qubits
– Expérience de Stern-Gerlach, spin 1/2, états quantiques sur la sphère de Bloch.
– Dynamique du spin, Oscillations de Rabi, RMN.
– Interaction de Heisenberg, spectre, états singulet et triplets.
– Portes logiques quantiques a un et deux qubits.
– Réalisations physiques et IBM Q
Matrice densité
– Matrice densité et boule de Bloch
– Entropie de von Neuman
– Systèmes bipartites et intrication revisitée
Cours et Exercices
| 16-17Sept |
1.1 introduction.mp4 1.2 introduction.mp4 1.3 introduction.mp4 1.4 introduction.mp4 Solution-1.pdf |
Paragraphes 1.1 – 1.3: Expériences de Young anciennes et modernes, effet photoélectrique.Dualité onde-particule. Paragraphes 1.4-1.5: Première notion d’état quantique. |
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| 23-24Sept |
2.1 polarisation.mp4 2.2 polarisation.mp4 2.3 polarisation.mp4 2.4 polarisation.mp4 Solution-2.pdf |
Paragraphes 2.1 – 2.4: Degré de liberté de polarization des photons. Paragraphes 2.8-2.9: Notion de bit quantique. Espace de Hilbert du bit quantique. |
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| 30Sept-1 Oct |
3.1 principes.mp4 3.2 principes.mp4 3.3 principes.mp4 Devoir noté: Homework-3.pdf Solution-3.pdf Deadline: 8 Octobre to be uploaded on moodle COM 309 |
Chap 3: principes de la physique quantique. | |||
| 7-8 Oct |
4.1 cryptographie.mp4 4.2 cryptographie.mp4 4.3 cryptographie.mp4 Solution-4.pdf |
Chap 4: Cryptographie quantique, distribution d’une clé secrète. | |||
| 14-15 Oct |
5.1 téléportation.MP4 5.2 téléportation.MP4 Devoir noté: Solution-5.pdf Deadline: 22 Octobre to be uploaded on moodle COM 309 |
Paragraphes 5.1, 5.3: Etats de Bell et téléportation | |||
| 21-22 Oct |
6.1 codage dense.MP4 6.2 codage dense.MP4 Solution-6.pdf |
Paragraphe 5.4: Codage superdense | |||
| 28 -29Oct |
7.1 inegalité CHSH.MP4 7.2 inegalité CHSH.MP4 7.3 inegalité CHSH.MP4 Devoir noté: Homework-7.pdf Solution-7.pdf Deadline: 5 Novembre to be uploaded on moodle COM 309 |
Paragraphe 5.2: Inégalités de Bell (en fait CHSH) | |||
| 4-5 Nov |
8.1 moment magnétique et spin.MP4 8.2 moment magnétique et spin.MP4 8.3 moment magnétique et spin.MP4 8-moment-magnetique-et-spin-all.pdf Solution-8.pdf |
Le spin. Chap 2 Moments magnétiques. Expérience de Stern-Gerlach, Spin 1/2, matrices de Pauli.
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| 11-12 Nov |
9.1-sphere-de-Bloch.MP4 9.2-spin-dans-un-champ-magnetique-constant.MP4 9.3-precession-de-Larmor.MP4 9-sphere-de-Bloch-et-precession-de-Larmor-all.pdf Devoir Noté: Homework-9.pdf Solution-9.pdf Deadline 19 Nov to be uploaded on moodle COM 309 |
Chap 8 Sphère de Bloch et représentation géométrique du qubit. Dynamique du spin, Précession de Larmor. |
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| 18-19 Nov |
10.1 oscillations de Rabi.MP4 10.2 oscillations de Rabi.MP4 10.3 manipulation des qubits.MP4 10-oscillations-de-Rabi-all.pdf Solution-10.pdf |
Chap 8 Dynamique du spin suite, oscillations de Rabi. RMN, manipulation des qubits, portes logiques. |
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| 25-26 Nov |
11.1 interaction de Heisenberg.MP4 11.2 interaction de Heisenberg.MP4 11 Interaction-de-Heisenberg-all.pdf Solution-11.pdf |
Chap 9 Hamiltonien de Heisenberg. Portes SWAP et CNOT |
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| 2-3 Dec |
12.1 Introduction au calcul quantique.MP4 12.2 Noisy Intermediate Scale Quantum devices.MP4 12-Calcul-quantique-NISQ-et-IBMQ-all.pdf Homework-12-Travail-pratique-note.pdf Solution-12.pdf Hard deadline vendredi 18 Decembre à 23h59 to be uploaded on moodle COM 309 |
De la théorie à la pratique: introduction au calcul quantique et Noisy Intermediate Scale devices. |
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| 9-10 Dec |
13.1 matrice densite.MP4 13.2 matrice densite.MP4 Travail pratique: continuation |
Ensemble statistique, matrice densité, représentation dans la boule de Bloch pour un qubit. | |||
| 16-17 Dec |
14.1 Entropie quantique.MP4 14.2 Entropie quantique.MP4 Travail pratique: continuation et fin (deadline vendredi 18 Dec 23h59) |
Matrice densite reduite, entropie de von Neumann, entropie d’intrication et intrication revisitée. |
Bibliographie:
Michel Le Bellac: A short introduction to quantum information and quantum computation, Cambridge University press 2006. Pour l’édition française voir Éditions belin 2005. Un petit livre pédagogique introduisant les aspects physiques du sujet.
N. David Mermin: Quantum Computer Science, An introduction, Cambridge University press 2007. Une introduction écrite par un physicien pour des informaticiens.
Neil Gershenfeld, The Physics of Information Technology, Cambridge University Press 2000, Une introduction a différents phénomènes physiques (classiques et quantiques) de bases, derrière les technologies de l’information.
Michael A. Nielsen and Isaac Chuang, Quantum Computation and Quantum Information, Cambridge University Press 2000. Un livre complet et d’un niveau plus avance.
Lectures complementaires
* Pour une introduction a la MQ lire les chapitres 1 et 2 de Feynman Lectures vol III. * double slit experiment: old and new
* Interference of C60 molecules
* From Cbits to Qbits: Teaching computer scientists quantum mechanics, by D. Mermin
* There is plenty of room at the bottom une conference historique de R. Feynman sur la miniaturisation.
* http://physicsworld.com/cws/article/news/2014/nov/13/secure-quantum-communications-go-the-distance
* Article by Gilles Brassard: Brief History of Quantum Cryptography: A Personal Perspective, QKD-history.pdf
Controle des connaissances 5 devoirs notés (dont un travail pratique IBM Q) (30%) + examen final écrit (70%). Vous avez droit à un resumé personnel de 1 pages A4 max recto-verso à examen final (manuscript ou pdf).
Old exams exam 2017 solution 2017 exam2018 solution2018 exam2019 solution2019
Divers liens vers des compagnies et laboratoires de recherche