Algorithmes quantiques. Quand la physique quantique défie la thèse de Church-Turing
Extraits
Mathématiques pour l'informati
Algorithmes quantiques. Quand la physique quantique défie la thèse de Church-Turing
Dans les années 1980, Richard Feynman suggérait qu'un ordinateur fonctionnant selon les règles de la physique quantique pourrait résoudre des problèmes intraitables par un ordinateur classique. Il faudra attendre 2019 pour que Google effectue un calcul sur un prototype de circuit quantique programmable. Cette prouesse, qui remet en question les fondements de la thèse de Church-Turing, a ouvert la voie à nombre de start-up, grandes entreprises du numérique et gouvernements qui s'orientent peu à peu vers cette technologie à laquelle on prédit de larges champs d'application : intelligence artificielle, cryptographie et sécurité, finance, santé. Un travail de grande ampleur s'est enclenché pour comprendre toutes les facettes du calcul quantique, notamment des algorithmes, et relever le défi de ce nouveau tournant technologique. Informaticien, Frédéric Magniez est directeur de l'Institut de recherche en informatique fondamentale (Irif). Il est professeur invité sur la chaire annuelle Informatique et sciences numériques du Collège de France, créée en partenariat avec l'Inria, pour l'année académique 2020-2021.
11/2021
Que-sais-je ?
La Physique quantique
14 décembre 1900, Société de physique de Berlin. Planck présente ses travaux : la physique quantique est née. Une véritable révolution qui rompt avec la physique classique et se penche sur le comportement des atomes et des particules pour mieux éclairer certaines propriétés du rayonnement électromagnétique. A la suite de cette découverte d'une nouvelle constante universelle – la fameuse constante de Planck –, Einstein prend le relais avec sa théorie de l'effet électrique. Puis vint Bohr, du côté atomique, suivi de Born, Heisenberg et Jordan avec la mécanique des matrices. Nombre de théoriciens s'emparèrent de cette invention, explorant avec la mécanique quantique le magnétisme, la physique atomique et moléculaire, et développèrent la chimie quantique, la physique nucléaire et la physique des particules élémentaires... jusqu'aujourd'hui avec l'ordinateur quantique. Dragi Karevski retrace l'histoire d'une découverte fascinante et s'interroge, cent ans après, sur son avenir.
02/2024
Physique, chimie
Physique quantique
Dans les sciences de l'ingénieur, dans la technologie moderne, comme dans la physique fondamentale, la physique quantique constitue la discipline de base. Elle est donc le fondement de tout enseignement supérieur de physique. Cet ouvrage a pour origine un cours qui a été enseigné depuis une quinzaine d'années à l'Ecole Polytechnique, et qui est utilisé par les étudiants d'autres écoles d'ingénieurs ou de maîtrises des universités.
01/1997
Informatique
Informatique quantique. De la physique quantique à la programmation quantique en Q#
L'engouement pour l'informatique quantique est en pleine effervescence et ce sujet complexe fait de plus en plus l'objet de publications. Ce livre s'adresse à toute personne qui souhaite découvrir les concepts et fondements de l'informatique quantique et plus particulièrement aux étudiants en informatique ou aux développeurs qui souhaitent débuter avec Q#, le langage de Microsoft adapté à la programmation quantique.
Pour tirer le meilleur profit de la lecture de ce livre, des connaissances en mathématiques et en particulier sur les nombres complexes et le calcul matriciel sont un plus. Dans la première partie du livre, l'auteur présente les rudiments de la physique quantique qui permettront ensuite de saisir les bases constitutives de l'informatique quantique. Le modèle de Bohr et les notions d'état quantique, de superposition quantique ou d'intrication quantique sont ainsi détaillés.
Dans la deuxième partie du livre, l'auteur étudie ensuite les grands concepts de l'informatique quantique comme le bit quantique, la porte quantique, les circuits et algorithmes quantiques ou encore l'ordinateur quantique. La troisième partie consacrée au développement quantique avec Q# est plus tournée vers la pratique. Le lecteur apprend ainsi à installer le kit de développement Quantum, qui regroupe les outils quantiques de Microsoft, et étudie le langage Q# pour ensuite simuler ses premiers programmes quantiques au sein de cet environnement.
Pour finir, l'auteur termine avec un glossaire ainsi qu'un récapitulatif historique de la physique et de l'informatique quantiques, qui peuvent être utiles au lecteur tout au long de sa lecture. Les chapitres du livre : Avant-propos - De la théorie classique à la physique quantique - Modèle de Bohr et quantification de l'énergie - L'état quantique - La superposition quantique - L'intrication quantique - Le bit quantique - La porte quantique - Définition des circuits quantiques - Construire un ordinateur quantique - Microsoft Quantum Development Kit et son installation - Le langage Q# et son utilisation - Simuler des programmes quantiques en Q# - Histoire de la physique quantique - Glossaire de la physique quantique
Pour tirer le meilleur profit de la lecture de ce livre, des connaissances en mathématiques et en particulier sur les nombres complexes et le calcul matriciel sont un plus. Dans la première partie du livre, l'auteur présente les rudiments de la physique quantique qui permettront ensuite de saisir les bases constitutives de l'informatique quantique. Le modèle de Bohr et les notions d'état quantique, de superposition quantique ou d'intrication quantique sont ainsi détaillés.
Dans la deuxième partie du livre, l'auteur étudie ensuite les grands concepts de l'informatique quantique comme le bit quantique, la porte quantique, les circuits et algorithmes quantiques ou encore l'ordinateur quantique. La troisième partie consacrée au développement quantique avec Q# est plus tournée vers la pratique. Le lecteur apprend ainsi à installer le kit de développement Quantum, qui regroupe les outils quantiques de Microsoft, et étudie le langage Q# pour ensuite simuler ses premiers programmes quantiques au sein de cet environnement.
Pour finir, l'auteur termine avec un glossaire ainsi qu'un récapitulatif historique de la physique et de l'informatique quantiques, qui peuvent être utiles au lecteur tout au long de sa lecture. Les chapitres du livre : Avant-propos - De la théorie classique à la physique quantique - Modèle de Bohr et quantification de l'énergie - L'état quantique - La superposition quantique - L'intrication quantique - Le bit quantique - La porte quantique - Définition des circuits quantiques - Construire un ordinateur quantique - Microsoft Quantum Development Kit et son installation - Le langage Q# et son utilisation - Simuler des programmes quantiques en Q# - Histoire de la physique quantique - Glossaire de la physique quantique
02/2019
Histoire et Philosophiesophie
Comprendre la physique quantique
La physique quantique est sans aucun doute le plus grand défi du XXe siècle. Einstein, Pauli, Alain Aspect ou encore Serge Haroche s'y sont tour à tour attelés pour en dévoiler les mystères. Découvrez au fil de ces pages 27 dossiers complets et illustrés pour comprendre la physique quantique, des fondements aux dernières avancées, en passant par les expériences de pensée et les applications concrètes dans la vie quotidienne.
09/2019
Histoire de la chimie et de la
La physique quantique. 3e édition
Les théories dites "quantiques" décrivent le comportement des atomes et des particules. Découverte majeure du XXe siècle, la physique quantique heurte le sens commun à plusieurs égards : sa description du monde microscopique, radicalement nouvelle, s'appuie sur de nouveaux postulats. Elle permet en particulier d'élucider certaines propriétés du rayonnement électromagnétique. Des origines à nos jours, d'Einstein à de Broglie, de la radioactivité à la bombe atomique, ce guide pédagogique et précis propose à tous un voyage de découverte dans l'infiniment petit.
05/2021
Physique, chimie
Physique quantique. 2e édition
La physique quantique permet de comprendre la nature profonde des phénomènes qui régissent le comportement des solides, des semi-conducteurs, des atomes, des particules élémentaires et de la lumière. Cette nouvelle édition de Physique quantique, qui contient trois nouveaux chapitres et de nombreuses mises à jour, offre tout d'abord une approche originale permettant de traiter immédiatement et de façon simple des applications importantes comme l'atome à deux niveaux, le laser ou la résonance magnétique nucléaire. Le formalisme est ensuite développé en privilégiant l'utilisation des symétries, et les applications usuelles comme la théorie du moment angulaire, les approximations semi-classiques, la théorie de la diffusion ou la physique des atomes et des molécules sont exposées en détail.
L'ouvrage accorde aussi une large place à des domaines nouveaux apparus depuis une vingtaine d'années et qui occupent aujourd'hui le devant de la scène : décohérence, cryptographie et information quantiques, refroidissement d'atomes par laser, condensats de Bose-Einstein, électrodynamique en cavité, états du champ électromagnétique..., sujets qui ne sont pas traités dans la plupart des manuels existants.
Ce livre s'adresse aux étudiants de master de physique et aux élèves des écoles d'ingénieurs. Il est également susceptible d'intéresser un large public de physiciens, chercheurs ou enseignants, qui souhaitent s'initier aux développements récents de la physique quantique.
07/2007
Histoire et Philosophiesophie
Niels Bohr et la physique quantique
Qui peut se vanter d'avoir " son " atome, et d'avoir fait passer sa ville à la postérité ? L'" atome de Bohr " fait partie de l'histoire de la physique, tout comme " l'interprétation de Copenhague ", qui marque la naissance de la physique quantique. C'est en effet à Copenhague que le physicien danois Niels Bohr (prix Nobel de physique en 1922) réunit dans les années 1920 et 1930 un groupe de brillants physiciens avec qui il défricha les bases théoriques et expérimentales de la nouvelle physique, inventant pour l'expliciter un langage tout aussi novateur. Du noyau atomique à la bombe, de réflexion philosophique en discussion contradictoire avec Einstein, ce petit livre invite à mieux connaître un homme hors du commun, et fait revivre une époque charnière pour notre compréhension du monde.
10/2001
Tout-carton
La physique quantique pour les bébés
Approche totalement décalée entre un support cartonné "pour bébé" et un sujet scientifique très pointu : avec des pictos minimalistes, le BA-BA des sujets fondamentaux en siences, pour tous.
09/2023
Mécanique quantique
Petite introduction à la physique Quantique
Les concepts introduits par la Physique Quantique nous déstabilisent et nos certitudes semblent envolées avec elle ! Que deviennent, en effet, notre Réalité quotidienne et notre Rationalité objective ? Sans être physicien spécialiste on peut vouloir saisir quelques rudiments et se documenter sur ce sujet qui bouleverse nos habitudes de pensée. J'ai, pour cela, simplement puisé dans des revues de vulgarisation scientifique ; ainsi le niveau mathématique requis pour découvrir certains aspects de cette Physique n'est pas nécessairement élevé et ... il ne s'agit là que d'une petite introduction.
10/2022
Mécanique quantique
La physique quantique en 101 infographies
Quelles sont les règles fondamentales et étonnantes de la physique quantique ? Comment est constitué un atome ? Qu'est-ce que la lumière ? Pourquoi dit-on que les opposés s'attirent ? Peut-on être à plusieurs endroits en même temps ? Parfois, une image vaut mille mots. En 101 infographies, ce petit guide vous permettra d'accéder de manière rapide, simple et visuelle à l'étrange et fascinant univers de la science moderne, du chat de Schrödinger à la téléportation quantique.
03/2022
Histoire et Philosophiesophie
Magique quantique. Comment la physique quantique peut tout expliquer... sauf la gravité !
Au début du XXe siècle, la science semblait complète et les lois de la nature presque toutes découvertes, mais des chercheurs intrépides ont réveillé un géant endormi en découvrant la mécanique quantique. Dans le monde quantique, les objets peuvent se trouver en deux endroits à la fois, le voyage dans le temps est non seulement possible, mais nécessaire, la cause et l'effet peuvent s'inverser, et la simple observation d'un objet change son état. Des univers parallèles à l'antimatière, laissez-vous guider par le facétieux Tim James à la découverte des bizarreries du monde de l'infiniment petit !
03/2020
Matière
Physique quantique. L'esprit de la matière
La physique quantique intrigue, suscitant tour à tour émerveillement ou incompréhension. Les scientifiques hésitent entre l'utiliser à des fins pratiques - sans se poser trop de questions - ou prendre prétexte de ses bizarreries pour expliquer toutes les étrangetés du monde. Pour éviter ces écueils, l'auteur commence par poser les bases théoriques et expérimentales de la physique quantique, point de départ obligé pour comprendre la révolution qu'elle nous oblige à accomplir dans notre vision du monde et notre manière de l'appréhender. C'est ainsi qu'apparaît la nécessité de réintroduire l'esprit conscient que la physique classique a totalement exclu. A travers des phénomènes alocaux, acausaux, indéterministes et sensibles aux intentions, la matière, à son niveau le plus élémentaire, se dématérialise pour tendre vers le psychique. Prolongements inattendus, des questions anciennes mais qui n'ont à ce jour pas reçu de réponses satisfaisantes sont examinées avec un regard neuf : la perception consciente, le passage de l'intention à l'action, l'évolution des espèces, le libre arbitre, le temps...
07/2021
Algorithmes
Les algorithmes de base de l'informatique quantique - Tome 2. Apprendre à calculer sur des ordinateurs quantiques avec Python
Les années 1970 ont abouti à l'informatique telle que nous la connaissons actuellement. Nos ordinateurs actuels sont le fruit d'une lente évolution qui a permis de passer d'ordinateurs volumineux à lampes à des ordinateurs de bureau basé sur des puces électroniques. En 40 ans la programmation de ces machines est passée de l'assembleur à des langages évolués tels que le Java, le C ou le C++ et ceci dans des environnements graphiques de programmation permettant le débogage ligne à ligne. La puissance de calcul de ces machines "classiques" dépend de plusieurs éléments dont le processeur ou la mémoire. Toutefois l'augmentation des puissances de calcul se heurte maintenant à des limites physiques (Loi de Moore entre autres). Ce que ordinateurs quantiques promettent, c'est de définir une nouvelle augmentation des puissances de calcul à l'aide de machines basées sur un nouveau paradigme totalement différent de celui actuellement utilisé dans nos ordinateurs de bureau. Pour comprendre l'informatique quantique il faut avoir des connaissances de bases en mathématiques et quelques notions de physiques. Dans la majorité des supports de cours, ces rappels font l'objet de chapitres distincts et très souvent difficiles d'accès qui peuvent décourager le lecteur. Le parti pris dans ce nouveau livre est différent car il privilégie une démarche avant tout pragmatique : · il a comme ambition de présenter les bases théoriques indispensables et seulement celles-là. Ces bases sont rappelées au fur et à mesure de leur pertinence, ce qui évite la lecture d'un chapitre mathématique difficile d'accès ; · il aborde les deux grands types de méthodes qui sont les méthodes exactes de type Grover et les méthodes itératives apparentées à des recuits simulés ; · il constitue un guide permettant aux ingénieurs, chercheurs, étudiants pour découvrir la programmation des ordinateurs quantiques ; · il est construit autour d'exemples classiques dans la communauté "optimisation", dont le problème SAT par exemple ou encore le problème de TSP (problème de voyageur de commerce en Français). Le code source de cet ouvrage est téléchargeable en ligne.
10/2023
Histoire et Philosophiesophie
50 clés pour comprendre la physique quantique
Le monde subatomique a des comportements bien étranges. Cet ouvrage présente, sans aucune équation, les 50 idées clé de la physique de l'infiniment petit. Sur quatre pages, agrémentée d'anecdotes historiques et de petits schémas très clairs, chaque section peut se lire indépendamment des autres et ne nécessite aucun prérequis en mathématiques.
02/2017
Physique, chimie
La physique quantique dans tous ses états
La physique quantique est certainement la plus grande aventure scientifique du XXe siècle et sera aussi, assurément, celle du XXIe siècle. Car le siècle qui commence sera quantique ! Depuis sa formalisation dans les années 1930, la mécanique quantique a volé de succès en succès, prédisant des phénomènes qui n'avaient jamais été observés. Ces trente dernières années, les progrès technologiques ont permis de réaliser enfin les expériences qu'avaient imaginées les pères de la mécanique quantique pour tenter de la mettre à l'épreuve. Force est de constater qu'elle a passé tous les tests sans montrer de faiblesses. Par son caractère contre-intuitif, la mécanique quantique déroute ceux qui l'abordent pour la première fois. Ses paradoxes déconcertants ont été et sont toujours le support de bien des fantasmes. Elle a alimenté des débats sans fin entre les plus grands esprits de la physique moderne. Elle fascine parce qu'insaisissable. Pourtant, l'outil mathématique est finalement assez simple : un lycéen peut le comprendre sans difficulté. Quant à en saisir la signification physique, c'est là une autre affaire ! Car si la mécanique quantique fonctionne bien, personne ne peut l'expliquer vraiment. C'est peut-être là que réside son plus grand paradoxe. Ce livre n'a pas la prétention de répondre aux interrogations que la physique quantique soulève. Il essaye seulement d'en pénétrer les mystères et de donner quelques clés pour aider à la comprendre. Des LASER aux horloges atomiques en passant par l'ordinateur quantique sur le point de nous livrer ses promesses, la physique quantique s'insinue toujours plus dans notre vie quotidienne. Ce livre se propose de parcourir ces applications pour mieux illustrer les phénomènes qui sont en jeu. La physique quantique est restée dans le fond un mystère mais l'homme a étonnamment appris à la maîtriser.
02/2019
Physique, chimie
Physique quantique. Le guide de référence
Un guide pour (enfin) comprendre la physique quantique et ses théories ! La physique quantique étudie le comportement de la matière et de l'énergie au niveau atomique et subatomique. Autant dire qu'i s'agit d'un sujet extrêmement complexe et déroutant. Avec ce guide complet et pratique, vous aborderez de manière claire et accessible les concepts, les paradoxes et les expériences qui rendent la physique quantique si passionnante. Grâce à ce livre, vous découvrirez : Les travaux des plus grands physiciens : Planck, Bohr, Heisenberg, Schrödinger, Einstein... ; La transition de la physique classique à l'ère quantique ; Les ondes atomiques, les fonctions d'onde et d'autres notions de mécanique quantique ; La "grande unification" et la théorie du tout ; Les applications actuelles et futures (industrie automobile, médecine, etc.) des théories quantiques.
09/2019
Physique
La théorie quantique
La théorie quantique est la découverte la plus révolutionnaire en physique depuis Newton. Dans un langage simple et non mathématique, ce livre dévoile des idées passionnantes et surprenantes qui rendent le monde subatomique si différent du monde de tous les jours. John Polkinghorne aborde des sujets tels que l'incertitude, la physique probabiliste, la dualité onde/particule, le problème non résolu de la mesure, et parvient à démystifier l'une des plus grandes découvertes de l'histoire de la physique et l'une des plus passionnantes réalisations intellectuelles du XXe siècle. Ainsi, dans un récit mêlant mathématiques et anecdotes historiques, ce petit livre expose tous les concepts de base de la théorie quantique et leurs applications, des années 1920 à nos jours.
05/2021
Physique, chimie
Sources et évolution de la physique quantique. Textes fondateurs
Au début du XXe siècle, la découverte de la discontinuité de l'énergie remet en cause les principes de la physique classique. Ce problème essentiel, qui s'opposait aux physiciens, allait imposer une révision théorique majeure pour aboutir, quelques vingt années plus tard, à la reconnaissance d'une nouvelle mécanique discrète et probabiliste, la mécanique quantique. Sources et évolution de la physique quantique présente les textes fondateurs de cette branche incontournable de la physique fondamentale, de l'antiquité à nos jours, qui sont ici rassemblés à travers les articles originaux publiés par leurs auteurs. Chaque texte est mis en perspective dans le contexte préalable à l'avancée théorique qu'il propose. Cet ouvrage s'adresse en premier lieu aux physiciens, en rappelant les perspectives de leur domaine ; il permet cependant de déborder les aspects spécialisés d'une discipline scientifique pour faire revivre, dès les premiers chapitres, une immense aventure intellectuelle et ses enjeux. Le livre intéressera, à ce titre, tous ceux qui se préoccupent de la formation des idées scientifiques, des nouveaux concepts et théories, de l'expérimentation et des implications générales de la physique sur la connaissance.
11/2005
Franc-maçonnerie
La physique quantique, une voie pour la démarche maçonnique ?
Les mythes ne seraient-ils pas une explication quantique des divers mondes dans lesquels nous évoluons ? La Loge maçonnique, qui représente l'homme dans le Cosmos, n'est-elle pas un Temple de conscience ? Si la méthode maçonnique est quantique et spirituelle à la fois, n'emprunte-t-elle pas les mêmes paradigmes que ceux de la physique quantique ?
07/2022
Physique, chimie
Physique quantique. Cours et exercices corrigés
Ce cours présente les postulats de base et le cadre mathématique de la physique quantique. Le rappel historique de son avènement permet de comprendre comment cette théorie a pu rendre compte de problèmes inexpliqués aux XIXe siècle. Les notions introduites sont ensuite appliquées à des modèles à une dimension. Ceux-ci simplifient l'analyse des propriétés de certains objets, tels les cristaux conducteurs ou isolants. Les concepts de base sont ensuite étudiés en détail : moment cinétique, couplage de la matière au champ électromagnétique, spin, particules identiques... La description de l'oscillateur harmonique, utile dans de nombreux problèmes physiques, permet au lecteur d'affiner ses connaissances sur le maniement des opérateurs. Par ailleurs, certaines méthodes d'approximation l'initient au traitement des problèmes dont on ne peut obtenir la solution exacte (la majorité des problèmes de mécanique quantique). Enfin, le dernier chapitre, à la confluence de la physique et de la chimie, développe les questions de physique atomique et moléculaire. L'explication de nombreux phénomènes physiques a été rendue possible par la théorie quantique. Pour l'illustrer, plusieurs applications sont présentées tout au long de l'exposé : conducteurs et semi-conducteurs, RMN, lasers, spectroscopie moléculaire... Les rappels mathématiques sont limités à ce que requiert la compréhension du formalisme utilisé. En outre, chaque chapitre est assorti d'une série d'exercices dont les solutions sont exposées et commentées. Abordable dès la deuxième année de licence, cet ouvrage est particulièrement destiné aux physiciens et chimistes de master, ainsi qu'aux élèves des écoles d'ingénieurs.
03/2005
Histoire et Philosophiesophie
Physique quantique et représentation du monde
Erwin Schrödinger, le grand pionnier de la théorie quantique, est-il vraiment mort en 1961 ? On peut légitimement en douter à la lecture des textes ici rassemblés, qui montrent que sa pensée n'a rien perdu de son actualité. Il y évoque la "barbarie de la spécialisation" et la nécessaire intégration de la science à la culture, convaincu que la recherche scientifique doit aller de pair avec l'"enquête" philosophique et la réflexion épistémologique. Il y parle de la science d'une voix étonnamment proche, avec cet inimitable mélange de profondeur et de légèreté, et ce lumineux sens de l'analogie qui a fait le succès du célèbre article (inédit en français) du "Chat de Schrödinger . Un chat qu'il faut bien - comme Schrödinger lui-même imaginer à la fois mort et vivant.
03/1992
Algorithmes
Introduction à l'informatique quantique. Des fondamentaux à votre première application
Véritable introduction à l'informatique quantique enrichie d'exemples et de mises en pratique, ce livre s'adresse à toute personne curieuse, familière avec les sciences et l'informatique en particulier, sans pour autant en être spécialiste. Comprendre, converser et appliquer, c'est l'approche pédagogique retenue par l'auteur pour transmettre au lecteur les clés nécessaires qui lui permettront de transformer une idée en application avec l'informatique quantique. Le premier chapitre est une introduction qui présente l'histoire de l'informatique quantique, en commençant par les premières expériences de physique quantique. Les promesses de l'informatique quantique pour la sécurité ou encore la finance y sont également présentées. Le lecteur aborde ensuite les concepts fondamentaux de l'informatique quantique que sont la superposition, l'intrication et la téléportation quantiques et découvre dans le cadre d'une mise en pratique l'utilisation de Qiskit, une bibliothèque de code pour l'informatique quantique. Dans un troisième chapitre, l'auteur expose les limites et les enjeux en informatique quantique pour amener le lecteur à parler avec aisance de l'informatique quantique et à comprendre l'impact et les évolutions possibles de cette technologie. On y découvre les architectures physiques des ordinateurs quantiques existants, afin de mettre en avant certaines limites comme la nécessité de refroidir les ordinateurs et la décohérence quantiques. Ce chapitre aborde ensuite les solutions, matérielles et logicielles, pour résoudre ces problèmes. Des applications originales, comme l'art quantique ainsi qu'un cas d'utilisation pratique avec des données bancaires sont également détaillés. En fin de lecture, le lecteur est invité à aller une étape plus loin avec une étude de cas fictive, qui lui permettra de concrétiser une idée en un programme quantique fonctionnel. Il est ensuite amené à évaluer l'intérêt ou non de l'informatique quantique pour cet usage.
03/2024
Physique, chimie
PRATIQUE DE LA PHYSIQUE ET DE LA CHIMIE QUANTIQUES. Problèmes corrigés
Cet ouvrage ambitionne de monter, au travers de la résolution de problèmes, que la Mécaniques Quantique est utilisée aussi bien dans une discipline que dans l'autre. Les sujets abordés permettront au lecteur de se familiariser avec une grande variété de phénomènes, relevant de la physique des particules élémentaires, de la physique nucléaire, de la physique atomique et moléculaire et des réactions chimiques.
09/1997
Langages informatiques
Introduction à l'informatique quantique. Apprendre à calculer sur des ordinateurs quantiques avec Python
Les années 1970 ont abouti à l'informatique telle que nous la connaissons actuellement. Nos ordinateurs actuels sont le fruit d'une lente évolution qui a permis de passer d'ordinateurs volumineux à lampes à des ordinateurs de bureau basé sur des puces électroniques. En 40 ans la programmation de ces machines est passée de l'assembleur à des langages évolués tels que le Java, le C ou le C++ et ceci dans des environnements graphiques de programmation permettant le débogage ligne à ligne. La puissance de calcul de ces machines "classiques" dépend de plusieurs éléments dont le processeur ou la mémoire. Toutefois l'augmentation des puissances de calcul se heurte maintenant à des limites physiques (Loi de Moore entre autres). Ce que ordinateurs quantiques promettent, c'est de définir une nouvelle augmentation des puissances de calcul à l'aide de machines basées sur un nouveau paradigme totalement différent de celui actuellement utilisé dans nos ordinateurs de bureau. Pour comprendre l'informatique quantique il faut avoir des connaissances de bases en mathématiques et quelques notions de physiques. Dans la majorité des supports de cours, ces rappels font l'objet de chapitres distincts et très souvent difficiles d'accès qui peuvent décourager le lecteur. Le parti pris dans ce nouveau livre est différent car il privilégie une démarche avant tout pragmatique : · il a comme ambition de présenter les bases théoriques indispensables et seulement celles-là. Ces bases sont rappelées au fur et à mesure de leur pertinence, ce qui évite la lecture d'un chapitre mathématique difficile d'accès ; · il aborde les deux grands types de méthodes qui sont les méthodes exactes de type Grover et les méthodes itératives apparentées à des recuits simulés ; · il constitue un guide permettant aux ingénieurs, chercheurs, étudiants pour découvrir la programmation des ordinateurs quantiques ; · il est construit autour d'exemples classiques dans la communauté "optimisation", dont le problème SAT par exemple ou encore le problème de TSP (problème de voyageur de commerce en Français). Le code source de cet ouvrage est téléchargeable en ligne.
04/2022
Mécanique des matériaux
Applications et métrologie à l'échelle nanométrique. Volume 2, Systèmes de mesure, ingénierie quantique et méthodes d'optimisation fiabiliste
Les nanosciences, les nanotechnologies et les lois de la physique quantique sont source d'innovations de rupture. A partir de systèmes quantiques à deux niveaux, l'ingénierie quantique permet de développer des matériaux et des systèmes de mesure très sensibles et des ordinateurs quantiques de très haute puissance de calcul. Cet ouvrage présente les connaissances de base pour les applications industrielles dans le domaine de l'ingénierie quantique et des nanotechnologies. Il analyse les systèmes optiques pour la mesure à l'échelle nanométrique et les modèles quantiques décrivant l'interaction d'un système à deux niveaux avec son environnement. Il traite également du concept de spin à partir de l'équation de Dirac et explique le fonctionnement des portes quantiques à partir des fondements théoriques et des exemples d'application. La méthode d'optimisation fiabiliste IRBDO) est appliquée pour estimer les propriétés mécaniques des nanotubes de carbone.
01/2022
Bouddhisme
Zen et physique quantique. Quand un moine rencontre le boson de Higgs
Comprendre la vacuité originelle de l'Univers par le regard croisé de la physique quantique et du bouddhisme zen. L'auteur est à la fois l'un des découvreurs du boson de Higgs au CERN de Genève et moine zen, directeur et enseignant du Dojo Zen de Genève en Suisse. " D'une manière générale, bien qu'il y ait quelques différences, je pense que la philosophie bouddhiste et la mécanique quantique peuvent se serrer la main sur leur vision du monde". - Le Dalaï-lama Menant à la fois une réflexion sur la physique quantique et corpusculaire et le bouddhisme zen, ce livre est un témoignage vivant que de telles visions du monde et de notre existence peuvent se rejoindre. En particulier, le mystère de la vacuité originelle de l'univers rejoint la notion centrale de sunyata située au coeur même du bouddhisme. Grâce à son expérience de vie fusionnant pratique du zen et physique, l'auteur apporte son regard à la fois sur la voie de la libération spirituelle, celle du bodhisattva, et sur la recherche d'une compréhension globale de notre univers physique. L'objet de cet ouvrage est simplement de suggérer que les deux approches peuvent être non contradictoires mais bien au contraire complémentaires, connaissance immédiate et intégrée et connaissance fondée sur l'observation extérieure et la logique. Souvent d'ailleurs les résultats des deux approches sont très similaires et conduisent à la même perception globale de notre univers. En ce sens les réunir, tout en connaissant leurs limites propres, l'une due à la vérification, l'autre due à l'approche fragmentaire, est en soi intéressant, chaque homme désirant au fond de lui-même intégrer les mondes scientifiques et disons, religieux. Revenons encore une fois sur les deux enseignements procurés par le zen et la physique. Dans le zen l'intuition de la vacuité, de l'impermanence de toutes choses ainsi que de leur interdépendance, alimentée par l'observation de la relation entre nos pensées conscientes et inconscientes, nous amène à concevoir plus facilement la non-existence de toute essence singulière des êtres et des choses. En place d'une réalité matérielle permanente, existentielle, d'un noumène, le zen met en avant le fait que la réalité n'est constituée que de formes, matérielles ou vivantes. Tout ne fait que prendre une forme particulière de la vacuité, du Tao, du Dharma qui constitue son origine première, sa source fondamentale. Aucun noumène, tout est vacuité. A partir de cette connaissance du zen, il est alors plus aisé d'envisager un univers peuplé à 70% d'énergie invisible, de champs énergétiques, de particules virtuelles, duquel naissent et disparaissent les constituants de la matière. Selon Einstein et la physique quantique, la matière n'est qu'une forme particulière de l'énergie. La matière existe bien sûr mais comme une forme localisée d'énergie au repos : E = mc2, où E est l'énergie, m la masse et c la vitesse de la lumière. L'observation du boson de Higgs vérifiant le mécanisme de Higgs a permis d'établir que l'origine de la masse et de la diversification des masses provient du couplage des quarks avec l'énergie contenue dans le champ de Higgs. Celui-ci n'est pas observable en lui-même, mais les formes qu'il prend, particules, bosons, matière, sont réelles. Elles naissent de ce fonds énergétique et y retournent. Ce mécanisme physique est semblable à celui décrit dans le Sutra du Coeur, l'Hannya Shingyo où les phénomènes (les particules) naissent de la vacuité (champ de Higgs) et retournent à la vacuité. Leur essence première est donc la vacuité elle-même, inobservable, inconcevable et hors du temps. On peut en déduire que le paradigme du zen, sa vision du monde, de la vacuité, des formes et des phénomènes, paradigme intuitif, se retrouve dans les dernières découvertes de la physique. Comprenez bien que les paragraphes suivants de ce livre ne prétendent aucunement composer un article scientifique, mais sont destinés à des gens qui s'intéressent sans à priori à la fois aux conceptions du zen et à son enseignement, et à la fois à la vision nouvelle apportée à notre connaissance du monde par la physique quantique et les constituants élémentaires pour la plupart éphémères de ce que nous appelons la matière.
10/2021
Cours R. Feynman
Le cours de physique de Feynman. Mécanique quantique
L'ampleur du succès qu'a rencontré le "Cours de physique de Feynman" dès sa parution s'explique par son caractère fondamentalement novateur. Richard Feynman, qui fut professeur d'université dès l'âge de vingt-quatre ans, a exprimé dans ce cours, avant d'obtenir le prix Nobel de Physique, une vision expérimentale et extrêmement personnelle de l'enseignement de la physique. Cette vision a, depuis, remporté l'adhésion des physiciens du monde entier, faisant de cet ouvrage un grand classique. Ce cours en cinq volumes (Electromagnétisme 1, Electromagnétisme 2, Mécanique 1, Mécanique 2, Mécanique quantique) s'adresse aux étudiants de tous niveaux qui y trouveront aussi bien les notions de base débarrassées de tout appareil mathématique inutile, que les avancées les plus modernes de cette science passionnante qu'est la physique. Cette nouvelle édition corrigée bénéficie en outre d'une mise en page plus aérée pour un meilleur confort de lecture.
09/2021
Physique
Schrödinger à la plage. La physique quantique dans un transat
Née au début du XXème siècle, la physique quantique décrit un monde bizarre, celui de l'infiniment petit, et ses effets à notre échelle sont encore mal compris. Erwin Schrödinger en est une figure emblématique. Il a participé à presque toutes les étapes clé et son équation décrivant l'évolution dans le temps d'une particule, critiquée par Einstein qui pensait que "Dieu ne joue pas aux dés", est devenue l'un des piliers de la mécanique quantique. Aujourd'hui, la physique quantique est partout dans notre quotidien, du smartphone au GPS, en passant par l'imagerie médicale. Dans cette nouvelle édition entièrement révisée, l'accent est mis sur le rôle des symétries et du vide quantique, ainsi que sur les applications : ordinateur quantique, qubits, téléportation, cryptographie, Internet quantique, nouveaux matériaux, biologie quantique... Installez-vous confortablement dans un transat, et laissez-vous conter par Charles Antoine l'étrangeté du monde quantique. Mais attention, si le voyage est fabuleux, vous n'en ressortirez pas indemne...
05/2022
Histoire et Philosophiesophie
Initiation à la physique quantique. La matière et ses phénomènes
La physique quantique est sortie des laboratoires de recherche pour pénétrer notre vie quotidienne via les industries technologiques de pointe : elle sous-tend les faisceaux lasers qui lisent nos disques compacts, les composants miniaturisés de nos appareils électroniques, bientôt le développement des nanomachines et la cryptographie quantique qui sécurisera nos télécommunications. [...] Il est grand temps de voir apparaître enfin quelque nouveauté dans l'exposé élémentaire des notions quantiques. C'est le mérite de Valerio Scarani que de nous fournir ainsi, à partir de son travail au sein de l'une des plus novatrices équipes de physique quantique expérimentale - celle de l'université de Genève-une présentation originale dont la concision ainsi que la simplicité séduiront les lecteurs.
08/2006
