Mécanique Quantique, une introduction. Philippe Ribière
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- Marc-Antoine Clermont
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1 Mécanique Quantique, une introduction Philippe Ribière Lycée Marceau 5 Octobre 23
2 . Au début du XXe siècle...
3 Au début du XXe siècle:
4 Au début du XXe siècle: Mécanique, mouvement des planètes et autres objets stellaires, est bien connue
5 Au début du XXe siècle: Révolution industrielle
6 Au début du XXe siècle: Révolution industrielle
7 Au début du XXe siècle: Révolution industrielle
8 Au début du XXe siècle: Théorie cohérente pour la lumière (onde électromagnétique)
9 Au début du XXe siècle: " A part une petite difficulté dans le rayonnement, la Physique est terminée. " Lord Kelvin
10 Au début du XXe siècle: Quelques difficultés:
11 Au début du XXe siècle: Quelques difficultés: Spectre discret de H:
12 Au début du XXe siècle: Quelques difficultés: Spectre discret de H: Naissance de la mécanique quantique
13 Au début du XXe siècle: Quelques difficultés: Naissance de la mécanique relativiste
14 2. Introduction à la mécanique quantique
15 2. Introduction à la mécanique quantique 2.. Approche classique de la polarisation
16 La polarisation direction de propagation
17 La polarisation direction du champ électrique direction de polarisation E direction de propagation
18 La polarisation direction du champ électrique direction de polarisation E quelconque direction de propagation
19 La polarisation direction du champ électrique direction de polarisation E quelconque E sur Ux polariseur Ux direction de propagation
20 La polarisation direction du champ électrique direction de polarisation E quelconque E sur Ux polariseur Ux E sur polariseur direction de propagation
21 La polarisation direction du champ électrique direction de polarisation E quelconque E sur Ux Intensité I polariseur Ux E sur polariseur Loi de Malus Intensité I cos²( direction de propagation
22 La polarisation direction du champ électrique direction de polarisation E quelconque E sur Ux Intensité I Ux= cos +sin polariseur Ux E sur polariseur Loi de Malus Intensité I cos²( direction de propagation
23 E sur Ux La polarisation direction du champ électrique direction de polarisation E quelconque E sur Ux Intensité I Ux= cos +sin polariseur Ux E sur polariseur Loi de Malus Intensité I cos²( direction de propagation
24 La polarisation direction du champ électrique direction de polarisation E quelconque E sur Ux Intensité I Ux= cos +sin polariseur Ux E sur polariseur Intensité I cos²( direction de propagation Loi de Malus =45, 5% de la lumière passe (polarisée sur ) 5% de la lumière est réfléchie (polarisée sur )
25 2. Introduction à la mécanique quantique 2.2. Approche quantique de la polarisation
26 direction de propagation
27 atténuateur direction de propagation
28 Durée s Durée s Les quanta de lumière: les photons
29 direction du champ électrique direction de polarisation atténuateur Un photon polariseur Ux> Ux direction de propagation
30 direction du champ électrique direction de polarisation atténuateur Un photon polariseur Ux> Ux?????????? polariseur direction de propagation
31 direction du champ électrique direction de polarisation atténuateur Un photon polariseur Ux> Ux polariseur Passe ou ne passe pas direction de propagation
32 direction du champ électrique direction de polarisation atténuateur Un photon polariseur Ux> Ux S'il passe... polariseur > direction de propagation
33 direction du champ électrique direction de polarisation atténuateur Un photon Ux>=cos > + sin > polariseur Ux> Ux polariseur > Passe ou ne passe pas direction de propagation
34 direction du champ électrique direction de polarisation atténuateur Un photon Ux>=cos > + sin > polariseur Ux> Ux polariseur > la probabilité de passer est de cos² =45, cos² =5% Passe ou ne passe pas direction de propagation
35 Postulats fondamentaux de la mécanique quantique:. L'état du système quantique est défini par un vecteur appelé ket Ux>, > 2. Une quantité mesurable est décrite par une matrice appelée observable matrice = Px' un projecteur sur la direction de polarisation Px' >=. > et Px' >= Px'= ( ) ( ) 3. La mesure d'une grandeur physique ne donne que les valeurs propres de l'observable les valeurs propres du projecteur sont (ne passe pas) et (passe) 4. Lors d'une mesure, la probabilité de trouver la valeur propre est le carré du produit scalaire du ket et du vecteur propre < Ux>²= cos² 5. Après la mesure, l'état du système devient le vecteur propre associé à la mesure. Si le photon est passé, son état est alors > (réduction du paquet d'onde) 6. L'évolution de l'état propre est décrite par l'équation de Schrödinger
36 direction du champ électrique direction de polarisation atténuateur Intensité N photons polariseur Ux polariseur Loi de Malus Intensité N cos²( photons direction de propagation
37 direction du champ électrique direction de polarisation atténuateur Intensité N photons polariseur Ux polariseur Intensité N cos²( photons direction de propagation Loi de Malus =45, 5% des photons passent, 5% sont réfléchis Compatible avec les expériences classiques
38 Welcome to the quantum world
39 3. Les paradoxes de la mécanique quantique
40 3. Les paradoxes de la mécanique quantique 3.. Le Chat de Schrödinger
41 atténuateur Un photon Polariseur Ux Ux> polariseur
42
43 atténuateur Un photon Polariseur Ux Ux>=cos > + sin > Ux> polariseur
44 atténuateur Un photon Polariseur Ux Ux>=cos > + sin > Ux> polariseur
45 atténuateur Un photon Polariseur Ux Ux>=cos > + sin > Ux> polariseur Chat>=cos Mort> + sin Vivant>
46
47
48 atténuateur Un photon Polariseur Ux Ux>=cos > + sin > Ux> polariseur Chat>=cos Mort> + sin Vivant>
49 Problème de décohérence quantique Problème de l'observateur et du système en mécanique quantique
50 3. Les paradoxes de la mécanique quantique 3.2. Le paradoxe EPR
51
52 Photon n Photon n 2
53 Photon n Photon n 2 Deux photons corrélés Les deux photons sont décrits par une et une seule fonction d'onde Ux>
54 Photon n polariseur Ux>=cos > + sin > Photon n 2 Deux photons corrélés Les deux photons sont décrits par une et une seule fonction d'onde Ux>
55 Photon n polariseur Ux>=cos > + sin > Photon n 2 Deux photons corrélés Les deux photons sont décrits par une et une seule fonction d'onde Ux>
56 Photon n polariseur Ux>=cos > + sin > Photon n 2 Deux photons corrélés Les deux photons sont décrits par une et une seule fonction d'onde Avant la mesure Ux> Après la mesure > (pour les deux photons)
57 Photon n polariseur Ux>=cos > + sin > Photon n 2 Deux photons corrélés Les deux photons sont décrits par une et une seule fonction d'onde Avant la mesure Ux> Après la mesure > (pour les deux photons)
58 4. La cryptographie quantique
59 Photon n Alice (instant t) Photon n 2
60 Photon n Alice (instant t) Photon n 2 Bob (instant t'>t)
61 Photon n Photon n 2 Alice (instant t) Bob (instant t'>t)
62 Photon n Photon n 2 Alice (instant t) Bob (instant t'>t)
63 Photon n Alice (instant t) Photon n 2 Bob (instant t'>t)
64 Photon n Photon n 2 Alice (instant t) Bob (instant t'>t)
65 Photon n Alice (instant t) Photon n 2 espion ( t'>t''>t) Bob (t'>t)
66 Photon n Alice (instant t) Photon n 2 espion ( t'>t''>t) Bob (t'>t)
67 Photon n Alice (instant t) Photon n 2 espion ( t'>t''>t) Bob (t'>t)
68 Photon n Alice (instant t) Photon n 2 espion ( t'>t''>t) Bob (t'>t)
69 Photon n Photon n 2 Alice (instant t) espion ( t'>t''>t) L'espion est détecté Bob (t'>t)
70 Photon n Photon n 2 Alice (instant t) espion ( t'>t''>t) Bob (t'>t)
71 Photon n Photon n 2 Alice (instant t) Bob (instant t'>t) Clef de chiffrage secrète:...
72
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