Descriptif
Ce cours porte sur les nouvelles technologies quantiques, et vient dans la continuité les connaissances de mécanique quantique vue en première année (PHY101). Il n'y a pas d'autres prérequis. Nous développerons dans une première partie le calcul quantique avec des circuits supraconudcteurs et des photons, puis dans une seconde partie des communications quantiques. Un intervenant de la start-up WeLinQ présentera ses activités lors de la dernière séance.
Cette UE est conseillée aux élèves suivant les filières Telecom et ACCQ.
Objectifs pédagogiques
- Introduction à l'optique quantique
- Introduction aux communications quantiques
- Introduction à la distribution de clés quantiques utilisant un encodage discret
- Introduction au calcul quantique utilisant des systèmes photoniques et qubits supraconducteurs.
effectifs minimal / maximal:
8/35Diplôme(s) concerné(s)
Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur
PHY 101
Format des notes
Numérique sur 20Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur
L'UE est acquise si Note finale >= 10- Crédits ECTS acquis : 2.5 ECTS
- Crédit d'UE partagées acquis : 2.5
Pour les étudiants du diplôme Programme de mobilité des établissements français partenaires
Programme détaillé
Ce cours porte sur les nouvelles technologies quantiques, et vient dans la continuité les connaissances de mécanique quantique vue en première année (PHY101). Une introduction décrira les nouvelles technologies quantiques ainsi que leurs applications en calculs, métrologie, communication et simulation quantique. Nous conclurons le cours introductif par la définition d’un qubit ainsi que par des rappels de première année (1TH).
Le cours se scindera ensuite en deux parties. La première partie portera sur les communications quantiques (9TH). Nous verrons la description de réseaux quantiques dont leur déploiement est en cours en France et en Europe. Nous traiterons des protocoles de distribution de clés quantiques à partir de photons uniques ou intriqués en polarisation. Des démonstrations expérimentales de productions de paires de photons seront présentées. Des travaux pratiques en autonomie dont la prise de rendez-vous sera obligatoire, illustreront ces protocoles de communications quantiques (générateur de nombre quantique aléatoire, productions de paires de photons intriqués et violation d’inégalités de Bell). Les travaux de la start-up WeLinQ seront présentés par un de ses intervenants avec en particulier les développements des mémoires quantiques, qui sont des composants centraux dans les réseaux quantiques pour transmettre l’information quantique sur de longues distances (1TH). Pour terminer cette partie, le cours se conclura par introduire les composants optiques à partir de semi-conducteurs (2TH), sources laser et détecteurs à cascade quantique, et expliquera leurs futurs emplois dans des protocoles de communication quantiques.
La deuxième partie du cours traitera du calcul quantique. Nous commencerons par une description de systèmes quantiques à l’aide de la matrice densité, ainsi que par l’étude de la décohérence quantique dégradant les performances des technologies quantiques.
Nous nous concentrerons ensuite sur l’étude de dispositifs supraconducteurs avec le développement des qubits transmon et des jonctions Josephson opérant dans les radio-fréquences qui sont à l’origine des nouvelles puces quantiques.
L'examen final de 1TH sera un écrit.
Mots clés
Technologies quantiques, Communication quantique, Capteurs quantiques, Calculs quantiquesSupport pédagogique multimédia
