Physique quantique, information et calcul PDF Download
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Book Description
Depuis la fin du XXe siècle, la théorie quantique connaît un renouveau qui se traduit par l’émergence de technologies utilisant toute la puissance des interférences quantiques pour mesurer, simuler, communiquer et calculer. Parallèlement, cette « seconde révolution quantique » remet en question notre compréhension de la théorie quantique et nous pousse à dépasser la vision purement utilitariste de l’interprétation de Copenhague. Le livre utilise cette exploration pour éclairer le sens de la théorie quantique en insistant sur l’absence d’état objectif défini sans référence à un observateur. Il s’agit du premier (et seul) ouvrage qui présente une synthèse de l’ensemble de ces sujets. Cet ouvrage a donc un double objectif : d’une part, il donne une introduction globale au domaine des technologies quantiques en présentant les relations entre théorie quantique, théorie de l’information et informatique ; d’autre part, il vise à éclairer le sens de la théorie quantique en se focalisant sur la notion d’état quantique. L’ensemble de ces sujets est présenté en une synthèse originale. Ce premier volume offre au lecteur, qu’il soit physicien, ingénieur, mathématicien ou informaticien, la possibilité de se familiariser avec les technologies quantiques. Une discussion des systèmes d’électrodynamique en cavité : atomes en cavité et aussi circuits supraconducteurs, illustre concrètement nombre d’idées et méthodes. Un second volume à venir approfondira le statut de la localité et des probabilités. Il montrera l’émergence d’un monde classique au sein de la théorie quantique, pour finalement éclaircir les défis posés par l’interprétation de celle-ci. Pascal Degiovanni est directeur de recherche au CNRS et travaille au Laboratoire de physique de l’ENS de Lyon dans l’équipe de physique théorique sur la physique quantique mésoscopique. Ses travaux récents portent sur la nano-électronique quantique et l’optique quantique électronique. Natacha Portier est maîtresse de conférences au Laboratoire de l’informatique du parallélisme à l’ENS de Lyon dans l’équipe Modèles de calcul, Complexité et Combinatoire et est directrice adjointe de la Maison des mathématiques et de l’informatique. Ses travaux portent sur la complexité d’algorithmes classiques et quantiques. Clément Cabart, Alexandre Feller et Benjamin Roussel, ont préparé leur doctorat au Laboratoire de physique de l’ENS de Lyon en physique quantique mésoscopique (C. Cabart et B. Roussel) et gravité quantique (A. Feller). Depuis leur doctorat, A. Feller et B. Roussel travaillent au sein de l’Advanced Concepts Team de l’Agence spatiale européenne (Pays-Bas) et C. Cabart est professeur agrégé de physique.
Book Description
Depuis la fin du XXe siècle, la théorie quantique connaît un renouveau qui se traduit par l’émergence de technologies utilisant toute la puissance des interférences quantiques pour mesurer, simuler, communiquer et calculer. Parallèlement, cette « seconde révolution quantique » remet en question notre compréhension de la théorie quantique et nous pousse à dépasser la vision purement utilitariste de l’interprétation de Copenhague. Le livre utilise cette exploration pour éclairer le sens de la théorie quantique en insistant sur l’absence d’état objectif défini sans référence à un observateur. Il s’agit du premier (et seul) ouvrage qui présente une synthèse de l’ensemble de ces sujets. Cet ouvrage a donc un double objectif : d’une part, il donne une introduction globale au domaine des technologies quantiques en présentant les relations entre théorie quantique, théorie de l’information et informatique ; d’autre part, il vise à éclairer le sens de la théorie quantique en se focalisant sur la notion d’état quantique. L’ensemble de ces sujets est présenté en une synthèse originale. Ce premier volume offre au lecteur, qu’il soit physicien, ingénieur, mathématicien ou informaticien, la possibilité de se familiariser avec les technologies quantiques. Une discussion des systèmes d’électrodynamique en cavité : atomes en cavité et aussi circuits supraconducteurs, illustre concrètement nombre d’idées et méthodes. Un second volume à venir approfondira le statut de la localité et des probabilités. Il montrera l’émergence d’un monde classique au sein de la théorie quantique, pour finalement éclaircir les défis posés par l’interprétation de celle-ci. Pascal Degiovanni est directeur de recherche au CNRS et travaille au Laboratoire de physique de l’ENS de Lyon dans l’équipe de physique théorique sur la physique quantique mésoscopique. Ses travaux récents portent sur la nano-électronique quantique et l’optique quantique électronique. Natacha Portier est maîtresse de conférences au Laboratoire de l’informatique du parallélisme à l’ENS de Lyon dans l’équipe Modèles de calcul, Complexité et Combinatoire et est directrice adjointe de la Maison des mathématiques et de l’informatique. Ses travaux portent sur la complexité d’algorithmes classiques et quantiques. Clément Cabart, Alexandre Feller et Benjamin Roussel, ont préparé leur doctorat au Laboratoire de physique de l’ENS de Lyon en physique quantique mésoscopique (C. Cabart et B. Roussel) et gravité quantique (A. Feller). Depuis leur doctorat, A. Feller et B. Roussel travaillent au sein de l’Advanced Concepts Team de l’Agence spatiale européenne (Pays-Bas) et C. Cabart est professeur agrégé de physique.
Author: Tom Douce Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
La théorie du calcul quantique se situe à la frontière de la physique quantique et de l'informatique. Par conséquent, les deux domaines contribuent à la rendre d'autant plus riche en apportant leurs propres méthodes et outils mathématiques. La présente thèse tente de mettre en évidence cette particularité en traitant des problématiques qui vont la physique expérimentale aux modèles de calcul. Le but est d'offrir de nouvelles possibilités pour démontrer un avantage quantique. Après une brève introduction aux notions de base de la mécanique quantique, certains aspects liés à l'informatique sont discutés. Le formalisme des classes de complexité quantiques ainsi que le concept du calcul quantique en variables continues sont décrits. Ensuite, le modèle connu comme instantaneous quantum computing est traduit en variables continues, le rendant attrayant d'un point de vue expérimental. Le chapitre conclut sur une discussion concernant un protocole hybride impliquant l'algorithme de Grover dans le cadre des communications quantiques. La dernière partie de la thèse s'intéresse à des problématiques issues de la physique expérimentale. Le lien entre l'effet Hong-Ou-Mandel et la fonction de Wigner d'un état à deux photons est mise en évidence, et un protocole expérimental est décrit en conséquence. La suite traite du domaine des circuits supraconducteurs et envisage de possibles expériences. Il est montré comment utiliser un qubit de flux pour manipuler un centre coloré du diamant. Il est également décrit comment sonder le modèle de Rabi dans le régime de couplage ultra fort en utilisant un qubit supplémentaire faiblement couplé.
Author: Michel Le Bellac Publisher: Belin ISBN: 2701178258 Category : Science Languages : fr Pages : 129
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La nouvelle science de l'information quantique est destinée à occuper, dans quelques années, une place importante en informatique. Les ordinateurs quantiques, encore de trop petite taille pour être utilisés efficacement, et la cryptographie quantique, opérationnelle depuis peu, représenteront alors une avancée décisive dans le domaine de la sécurité informatique. L'auteur de ce livre propose une introduction concise et précise,accessible pour l'essentiel aux non-pécialistes en physique, aux bases de cette nouvelle discipline. Un ouvrage important pour la jonction entre la communauté des informaticiens et celle des spécialistes de la physique quantique. «Le livre de Michel Le Bellac est promis à un beau succès. Il sera utile à tous ceux qui souhaitent comprendre les bases de la nouvelle science en train de naître. Bon voyage dans cet univers bizarre et mystérieux... qui est celui de notre avenir.» Jean-Paul Delahaye
Author: Michel LeBellac Publisher: EDP Sciences ISBN: 2759809323 Category : Science Languages : fr Pages : 230
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Notre vie quotidienne est, depuis une trentaine d'années, bouleversée par une révolution technologique qui s'appuie sur des objets comme le transistor ou le laser. Cela n'aurait guère été possible sans l'apport de la physique quantique. Dans un ouvrage qui se veut ouvert à tout public cultivé et pas nécessairement scientifique, l'auteur se propose de donner les clés pour comprendre le fonctionnement d'objets emblématiques créés par l'ingénierie quantique comme les diodes laser ou les horloges atomiques, ainsi que les enjeux de recherches récentes par exemple sur les atomes froids ou les condensats de Bose-Einstein tout en évitant un certain formalisme mathématique élaboré. Il explore en profondeur les principes de ce qu'Alain Aspect a baptisé la « seconde révolution quantique » fondée sur le concept d'intrication, en traitant aussi bien de questions fondamentales comme la non-localité que des développements récents de la cryptographie et du calcul quantiques. Enfin il donne dans les deux derniers chapitres une discussion actualisée des problèmes posés par les fondements de la théorie quantique.
Author: Adrien Bouscal Publisher: First ISBN: 2412081069 Category : Science Languages : fr Pages : 217
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À quoi ressemble un atome ? La matière est-elle vide ? L'ordinateur quantique menace-t-il la sécurité de nos données personnelles ? La physique quantique n'est pas l'apanage de quelques savants dans leur laboratoire : omniprésente dans notre quotidien, elle s'incarne dans la plupart des objets électroniques qui nous entourent. Les années à venir nous promettent des révolutions technologiques toujours plus étonnantes, des trains à lévitation magnétique aux ordinateurs quantiques. Ludique et accessible, ce livre s'appuie sur dix innovations spectaculaires de la physique quantique pour en décrypter les objets et concepts les plus déroutants : photons, spins, intrication, superposition... Embarquez pour un voyage aux confins de l'infiniment petit !
Author: Philip Ball Publisher: EDP Sciences ISBN: 2759828115 Category : Science Languages : fr Pages : 557
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La mécanique quantique a la réputation d’une théorie difficile d’accès et qui plus est « étrange » : « Personne ne comprend la mécanique quantique » écrivait en 1965 le prix Nobel de physique Richard Feynman. Les travaux de John Bell, les expériences menées à la fin du siècle dernier et au début de ce siècle, ainsi que les développements de l’information et de l’ordinateur quantiques, ont permis de mieux cerner le caractère étrange du monde quantique. Nous avons compris que la mécanique quantique pourrait être davantage une théorie de l’information qu’une théorie traitant d’ondes et de particules microscopiques. En évitant de tomber dans le piège d’analogies souvent trompeuses, Philip Ball expose les principes de base de la théorie quantique et en décrit les principales interprétations : Copenhague, multimondes, etc. Il montre ce que la théorie quantique nous révèle du fonctionnement intime de la nature. Nous sommes induits en erreur par notre expérience quotidienne et l’étrangeté réside dans notre compréhension, pas dans la nature elle-même. Ce livre, accessible à un large public, séduira le lecteur désireux de comprendre en profondeur la science contemporaine et d’accéder à ses développements les plus récents. « Intense, profond et extrêmement bien documenté, ce livre est celui que l’on doit lire si l’on veut acquérir une vision contemporaine et globale du monde quantique tel que nous le connaissons aujourd’hui », écrit la revue de la Société de physique britannique Physics World, qui lui a décerné son prix du livre de vulgarisation scientifique parmi une quarantaine de titres parus au cours de l’année 2018.
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La mécanique quantique est à la base de notre compréhension actuelle des lois de la Nature, qu’elles s’appliquent à l’Univers entier, aux objets à notre échelle ou microscopiques. Toujours vérifiée par l’expérience, elle a permis de nombreuses découvertes et la mise au point de dispositifs variés tels que les lasers, les transistors, les capteurs pour la photographie ou la vidéo, etc. Alors, pourquoi se poser la question « comprenons-nous vraiment la mécanique quantique ? ». C’est qu’une bonne utilisation de la théorie ne signifie pas toujours une véritable compréhension. Le physicien qui prend du recul s’aperçoit que le puissant outil intellectuel créé par les scientifiques semble parfois leur échapper, prenant une vie propre et mettant en lumière maints aspects inattendus que ses inventeurs n’avaient pas soupçonnés. L’objet de ce livre est donc de discuter les fondements de la mécanique quantique. On y trouvera un exposé historique sur la naissance des concepts quantiques, leur développement, l’impact des idées de Bell et de son théorème et leur application récente à de nombreux domaines. Un panorama général des différentes interprétations est présenté en dernière partie. L’ouvrage est accessible à toute personne ayant une formation scientifique générale. Si des équations mathématiques apparaissent parfois, les idées importantes sont contenues dans les commentaires et les figures, l’accent étant mis sur les idées et les concepts généraux. Pour ceux qui ne sont pas très familiers de la mécanique quantique, un dernier chapitre contient un résumé des outils généraux de cette théorie et de leur utilisation. Le spécialiste pourra se reporter à une bibliographie très fournie. Depuis la première parution de l’ouvrage en 2011, la présente édition a été révisée et complétée pour tenir compte de nombreux résultats récents.
Author: John Gribbin Publisher: Alisio ISBN: 2379351880 Category : Self-Help Languages : fr Pages : 86
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Depuis près d’un siècle, scientifiques, philosophes et simples observateurs se heurtent au grand mystère de la physique quantique. Si les équations quantiques « fonctionnent » et ont donné lieu à de nombreuses applications, elles se contentent de décrire le “comment” sans expliquer le “pourquoi”, laissant les scientifiques face à un dilemme : accepter de faire des calculs sans en chercher la signification ou tenter de décoder la réalité quantique. John Gribbin nous présente ici les six principales interprétations par ordre chronologique d’apparition. Toutes sont « impossibles » selon le sens commun et ont échoué à expliquer la réalité quantique, cependant, elles demeurent le seul réconfort dont nous disposons en attendant de nouvelles avancées de la science. John Gribbin est docteur en astrophysique et enseigne à Cambridge. Il est l’auteur d’une centaine de livres de vulgarisation scientifique, dont notamment Le chat de Schrödinger : Physique quantique et réalité (Flammarion, 2009); Physique quantique - Un guide d'initiation au monde subatomique (Pearson, 2003), Le Grand Livre de l'astronomie (Odile Jacob, 2008), À la poursuite du Big Bang (Flammarion, coll. " Champs ", 1992) ; Le Temps et l'Espace (Gallimard, 1995).
Author: Michel Crozon Publisher: EDP Sciences ISBN: 2759802043 Category : Science Languages : fr Pages : 182
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Aujourd'hui impliquée dans la plupart des phénomènes physiques, la théorie quantique reste profondément marquée par les épisodes de son élaboration, tout au long du XXe siècle. Au cours des sixièmes rencontres « Physique et interrogations fondamentales », physiciens, historiens des sciences et philosophes ont célèbré un siècle de quanta.
Author: Pascal Degiovanni
Author: Pascal Degiovanni
Author: Tom Douce
Author: Michel Le Bellac
Author: Michel LeBellac
Author: Adrien Bouscal
Author: Philip Ball
Author: Franck Laloe
Author: John Gribbin
Author: Michel Bitbol
Author: Michel Crozon