Optique quantique [T9PS271M]

Optique quantique [T9PS271M]

En pratique

Nature
Elément constitutif
Volume horaire de CM
20
Volume horaire de travail personnel
20
Langue d'enseignement
Français

Description du contenu de l'enseignement

Cours interactif mélangeant CM & travaux dirigés au cours d'une même séance. Un travail personnel abondant est demandé aux étudiants pour préparer les séances. Le contrôle des connaissances repose sur un ensemble de documents (cours et articles tant théoriques qu'expérimentaux) à analyser typiquement sur une période de un mois avant avant de pouvoir répondre à un questionnaire ou suivant les promotions  le travail demandé consiste à en faire une synthèse écrite et une présentation orale à l'ensemble de la promotion. Les documents fournis viennent enrichir les documents distribués au long du cours.


Cryptography and Quantum Information Theory : (1) Classical cryptography vs  Quantum cryptography - keys and key distribution (2) First step in Quantum Information theory  - quantum gates (3) Introduction to Quantum Optics - BB94 protocol - Unique Photon Sources - Unique Photon Sources and microcavities - example of diamond NV centers - Industrial Problem for a Quantum link

Organisation

Modalités d'organisation et de suivi

  1. Leçon 1 : Qu'est-ce qui ne va pas en cryptographie classique?
    1. Historique
      1. Transposition
      2. Substitution
    2. Clef & distribution
      1. Clef secrète
      2. Clef publique
    3. (Documents / RSA - DES -AES
  2. Leçon 2 : Premiers pas en QIT -
    1. Bits classiques
    2. Qubits
    3. 2Qubits
    4. Paires EPR
    5. nQubits
  3. Leçon 3 : Portes quantiques
    1. Portes 1-Qubits;
      1. Repeat, NOT, Échanges et/ou Déphasages
    2. H-Gate
    3. Portes élémentaires : CNOT, CROSSOVER, Controlled U, Controlled SWAP, TOFFOLI, CCNOT
  4. Leçon 4 introduction à l'optique quantique
  5. Leçon 5 : Introduction au protocole BB84
  6. Leçon 6 : Les différentes sources de photons uniques (SPU)
  7. Leçon 7 SPU et microcavité : exemple du centre NV du diamant
  8. Leçon 8 : Liaison quantique : un exemple de développement industriel

  1. Lecture 1 ; What's wrong with classical cryptography ?  Key and distribution  - secret key, public key ,  RSA - DES -AES . 
  2. Lecture 2 : First step in QIT, classical bits vs qubits, 2-qubits, EPR pairs, n-qubits.
  3. Lecture 3 :  Quantum gates - Repeat, NOT, Exchange, Phase, H-Gate, CNOT, CROSSOVER, Controlled U, Controlled SWAP, TOFFOLI, CCNOT.
  4. Lecture 4 : Introduction to Quantum Optics
  5. Lecture 5  BB84 Protocol
  6. Lecture 6 Unique Photon Sources (UPS)
  7. Lecture 7 UPS and microcavities - example of diamond NV centers
  8. Lecture 8 Quantum link - example of industrial implementation

Informations pédagogiques

Compétences à acquérir

Appréhender les concepts théoriques et expérimentaux (sources, détection et protocoles) liés à la cryptographie quantique.


Knowledge on theoretical and experimental concepts (sources, detection, protocols)  in quantum cryptography.

Pré-requis recommandés

Cours d'optique des 2 premières année, cours de physique Atomique et idéalement le module complémentatire d'introduction à l'optique Quantique


All the lectures in Optics of first and second years at Enssat + Atomic Physics + Quantum mechanics or Introduction to Quantum Optics

Bibliographie, lectures recommandées

  • Classical and Quantum Information Theory- E. DESURVIRE - Cambridge University Press (2009)                                                                                                                                                                    
  • Quantum Information - G. ALBER, T. BETH, M. HORODECKI, P. HORODECKI, R. HORODECKI, M. RÖTELLER, H. WEINFURTER, R. WERNER, A. ZEILINGER - Springer-Verlag (2001)                                                                                                                                               
  • The Physics of Quantum Information - D. BOUWMEESTER, A. EKERT, A. ZEILINGER - Springer-Verlag (2001)                                                                                                                       
  • Quantum Cryptography - N. GISIN, G. RIBORDY, W. TITTEL, H. ZBINDEN - Reviews of modern physics, Vol. 74 pp. 145-195 (2002)                                                                                                                       
  • Quantum Optics - an introduction - M. FOX - Oxford University Press (2002)                                                                                                                                                                                              
Dernière modification : ven, 08/01/2021 - 11:04