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L’X lance un nouveau MOOC pour approfondir l’optique quantique avec Alain Aspect

Après le succès du premier cours en ligne sur l’optique quantique, l’École polytechnique propose dès lundi 30 octobre un nouveau MOOC : « Optique quantique 2, deux photons et plus », porté par Alain Aspect, Directeur de recherche émérite CNRS au Laboratoire Charles Fabry et professeur à l’X et à l’Institut d’optique Graduate School.

Comprendre la lumière et sa description quantique n’est pas chose aisée. C’était sans compter l’investissement et la pédagogie de deux professeurs de l’École polytechnique, experts de ce domaine : Alain Aspect, Directeur de recherche émérite CNRS au Laboratoire Charles Fabry et professeur à l'Institut d'optique Graduate School, et Michel Brune, Directeur de recherche CNRS au Laboratoire Kastler Brossel. Ils proposent des problèmes basés sur les cours qu’ils ont enseignés à l’École polytechnique.

Ce nouveau cours en ligne en anglais fait suite à un premier MOOC lancé en 2017 et qui a permis d’introduire les notions fondamentales et les outils de base de l’optique quantique, en les appliquant au cas des photons uniques. Dans ce nouveau cours, Alain Aspect propose d’approfondir la description quantique de la lumière en s’intéressant à des cas plus complexes tels que les photons intriqués, la lumière comprimée, ou la description quantique de la lumière cohérente.

Ce MOOC démarre lundi 30 octobre. Pour s’inscrire, rendez-vous sur la plateforme Coursera.

Description du cours :

"Quantum Optics 1, Single photons" a permis d’initier les participants au MOOC aux principes de base de la quantification de la lumière et au formalisme standard de l’optique quantique. Tous les exemples se sont focalisés sur des phénomènes impliquant des photons uniques, y compris les applications et les technologies quantiques présentées.

Dans le même esprit, "Optique quantique 2, deux photons et plus", permettra aux participants d'utiliser le formalisme de l'optique quantique pour décrire les photons intriqués - une caractéristique unique à la base de la deuxième révolution quantique - et leurs applications aux technologies quantiques. Les participants découvriront également comment le formalisme de l'optique quantique permet de décrire la lumière classique, qu'elle soit cohérente telle que la lumière laser ou incohérente tel que le rayonnement thermique. En utilisant une description à plusieurs photons, il est possible de définir ce que l'on appelle la sensibilité limite quantique standard (SQL) qui s'applique à la lumière classique Cette description permet alors de comprendre comment de nouveaux types d'états quantiques de la lumière, tels que les états comprimés, permettent de battre la SQL, l’un des résultats les plus remarquables de la métrologie quantique. 

Plusieurs exemples de technologies quantiques basées sur des photons intriqués seront présentés, en particulier la téléportation quantique et la cryptographie quantique. L’informatique quantique et la simulation quantique seront également décrites avec un aperçu des technologies quantiques d’échelle intermédiaire bruitées dites NISQ (Noisy Intermediate Scale Quantum). Ces technologies permettent d’envisager, dans un avenir proche, de pouvoir démontrer l’« avantage quantique », à savoir la possibilité d’effectuer des calculs  exponentiellement plus vite qu'avec les ordinateurs classiques les plus puissants.