Au terme de ce cours, l’étudiant sera familier avec les principes fondamentaux de l’optique quantique et de la photonique quantique. En particulier, la description des états quantiques, leur génération via des processus optiques ainsi que leur mesure et caractérisation. Les applications en communication quantique et dans les capteurs quantiques sont aussi étudiées sous les angles théorique et pratique.
Partie A : Rappel des équations de Maxwell. Propriété de la lumière et des photons dans les matériaux optiques linéaires et non-linéaires : atténuation, réfraction, polarisation, biréfringence. Génération de photons uniques et intriqués via effets optiques non-linéaires. États de Fock, états quantiques cohérents et incohérents de la lumière. Définition du qubit. Partie B : Protocoles de distribution quantique de clés d’encryption. Inégalité de Bell. Critères de performance des sources de photons uniques/intriqués ainsi que des détecteurs de photons uniques. Attaques et risques à la sécurité des protocoles de communication quantique. Distribution de l’intrication (i.e. « téléportation quantique »). Mémoire et amplification quantique. Capteurs quantiques.
Séances (4) de laboratoire pratique traitant de : les états quantiques et leur mesure via des détecteurs de photons uniques, la génération et mesure de photons intriqués, mesure de l’inégalité de Bell et de la fidélité des états quantiques, démonstration de l’interférométrie à deux photons. Séances (4) de travaux pratiques pour la résolution de problèmes reliés à la matière vue lors des cours magistraux et pertinents à la préparation aux examens (1 intra + 1 final).
