Cours : 25 h - Travaux dirigés : 7 h - Préceptorat : 8 h

Objectifs

L'objectif de ce cours est d'introduire les principes fondamentaux de la physique quantique qui sont nécessaires pour comprendre les sciences et technologies modernes (science des matériaux, électronique, chimie des molécules, ingénierie quantique, nanotechnologies, photonique...). Le cours met l'accent sur la compréhension des concepts physiques tout en s'appuyant sur la dose nécessaire de formalisme mathématique essentielle à la maitrise de la mécanique quantique. De nombreux exemples d'utilisation pratique de la mécanique quantique sont donnés pendant les cours et sont approfondis lors des séances de travaux dirigés et de préceptorats.

Contenu

• Introduction à la physique quantique
  
• Mécanique Ondulatoire
  
• Formalisme de la mécanique quantique
  
• Les postulats de la mécanique quantique
  
• Théories des perturbations stationnaires et dépendant du temps.
  
• Oscillateur harmonique quantique
  
• Moments cinétiques orbitaux et spins
  
• Atome d'hydrogène
  
• Addition de deux moments cinétiques
  
• Statistiques quantiques

Travaux dirigés

• Effet tunnel et états liés d’une particule
  
• Opérateur Parité
  
• La mesure en mécanique quantique
  
• Oscillateur harmonique perturbé
  
• Dynamique en référentiel tournant : Résonance Magnétique Nucléaire
  
• Interaction entre deux spins
  
• Additions de deux spins

Préceptorat

Les séances de préceptorat permettront d'aborder de nombreux domaines de la physique contemporaine (fondamentale ou appliquée) où la mécanique quantique joue un rôle majeur.

• Dualité "onde - corpuscule". Applications aux sondes de la matière et à l'optique atomique.
  
• Centres colorés dans les cristaux ioniques (centres F).
  
• Méthode W.K.B.. Applications à l'effet tunnel et au modèle de Gamow de l'émission alpha.
  
• Formation de l'Hydrogène moléculaire interstellaire.
  
• Interférométrie de neutrons. Application à la rotation d'un spin et à l'effet gravitationnel.
  
• Etats quantiques factorisables, états quantiques intriqués. Applications aux principes de la téléportation d'un qubit et à la cryptographie quantique.
  
• Le MASER NH3.
  
• Effet Zeeman et effet Stark sur l'atome d'hydrogène.
  
• Bit quantique supraconducteur.

Niveau requis : Physique classique et mathématiques de classes préparatoires.

Modalités d'évaluation : Examen écrit.

Dernière mise à jour : mercredi 31 mai 2017