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L’étude du rayonnement
lumineux a amené une remise
en cause des idées reçues et a servi
de point de départ à la physique des
quanta. Mais, malgré les progrès techno-
logiques prodigieux des dernières décennies,
la notion de photon reste mal comprise et sujette
à bien des paradoxes, du moins, en apparence.
L’ouvrage Introduction à l'optique quantique vise à
transmettre au lecteur les fondements nécessaires pour
aborder l’étude de ce domaine captivant. Il retrace d’abord
les origines de la mécanique quantique et des progrès
historiques qui ont mené les connaissances à leur état actuel.
Il s’attaque ensuite à l’étude des fluctuations quantiques, aux
notions liées au vide et aux états cohérents ainsi qu’à l’obtention
des états comprimés à l’aide de l’optique non linéaire. Il discute
aussi du paradoxe EPR, des inégalités de Bell, de la non-démolition
quantique, de la cryptographie quantique et des représentations
quantiques, et aborde le sujet de l’électrodynamique quantique.
L’ouvrage s’adresse aux étudiants en génie, aux ingénieurs praticiens et aux
scientifiques qui, possédant une formation de base en mécanique quantique,
souhaitent acquérir rapidement un niveau de compétence appréciable en optique
quantique.
Romain Maciejko détient un doctorat de physique en théorie quantique des
champs de la State University of New York (SUNY) à Stony Brook. Après avoir
œuvré pendant six ans comme chercheur dans l'industrie des télécommunications
par fibres optiques, il devient professeur au Département de génie physique de
l'École Polytechnique de Montréal, où il enseigne la photonique depuis près de vingt-
cinq ans. Ses recherches portent sur l'optoélectronique, la photonique et l'imagerie
médicale. Il a précédemment publié Optoélectronique aux Presses internationales
Polytechnique.
Introduction à
l’optique quantique
www.polymtl.ca/pub
ISBN 978-2-553-01418-5
9 782553 014185
ISBN 978-2-553-01418-5
Introduction à l’optique quantique Romain Maciejko
Introduction
à l’optique
quantique
Romain
Maciejko
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346 p., 17 x 25 cm, reliure allemande, 87 figures, bibliographie, index 75 $ CAD, ISBN 978-2-553-01418-5, 3etrimestre 2008 www.polymtl.ca/pub
CLIENTÈLE CIBLE
nGrâce aux développements technologiques
récents, l'optique quantique connaît
un essor prodigieux qui, non seulement
permet de sonder les fondements
de la mécanique quantique, mais aussi
d’entrevoir nombre d’applications
nouvelles. L’ouvrage Introduction à
l’optique quantique se veut un pont entre
ce domaine en pleine effervescence et une
formation universitaire assez générale. Il
s’adresse aux étudiants, aux professionnels
et aux scientifiques qui, ayant déjà une
formation fondamentale en mécanique
quantique, désirent se familiariser avec les
aspects modernes de l'optique quantique.
Utilisé comme manuel de cours par des
élèves-ingénieurs de deuxième et troisième
cycles universitaires, le livre offre une base
solide permettant d’aborder des sujets aussi
avancés que la non-démolition quantique,
la cryptographie quantique, les états
comprimés et la représentation des états à
l'aide des pseudodistributions de Wigner.
L’ouvrage vise à combler le besoin exprimé
par de nombreux candidats ingénieurs
d’acquérir rapidement un niveau de
compétence appréciable en optique
quantique à partir d’une formation
scientifique générale.
ORIGINALITÉ
nL’ouvrage Introduction à l’optique quantique
aborde l'étude du sujet dans une
perspective pédagogique et historique.
Il offre une synthèse axée sur la compré-
hension des phénomènes qui va au-delà
d'un formalisme souvent perçu comme
arbitraire, sans pour autant perdre de vue
la rigueur nécessaire à un tel sujet. Il s’agit
d’un des rares ouvrages en langue française
consacrés exclusivement à l'optique
quantique et adaptés à la formation
universitaire dans ce domaine.
TRAITEMENT DU
SUJET
nL’ouvrage retrace d’abord les origines
de la mécanique quantique et des progrès
historiques qui ont mené les connaissances
à leur état actuel. Il entre ensuite dans
le vif du sujet, s’attaquant à l’étude des
fluctuations quantiques, aux notions liées
au vide et aux états cohérents ainsi qu’à
l’obtention des états comprimés à l’aide
de l’optique non linéaire. Il discute aussi
du paradoxe EPR, des inégalités de Bell,
de la non-démolition quantique, de la
cryptographie quantique et des repré-
sentations quantiques, et aborde le sujet
de l’électrodynamique quantique. Les
sujets, introduits de façon à être accessibles
aux étudiants du premier cycle uni-
versitaire, sont ensuite suffisamment
développés pour permettre aux lecteurs
d’atteindre un niveau de compétence
correspondant aux études universitaires
des derniers cycles.
AUTEUR
nRomain Maciejko détient un baccalauréat
en physique de l’Université Laval ainsi
qu’une maîtrise et un doctorat en théorie
quantique des champs de la State
University of New York (SUNY) à Stony
Brook. Après un stage postdoctoral à
l’Université technique de Aachen,
il a œuvré pendant six ans à Recherches
Bell-Northern, dans l'industrie des télé-
communications par fibres optiques,
occupant tour à tour des postes de
chercheur et de cadre. Il est présentement
professeur au Département de génie
physique de l'École Polytechnique de
Montréal; il y enseigne la photonique
depuis près de vingt-cinq ans, ensei-
gnement pour la qualité duquel il s'est
distingué. Ses recherches portent sur
plusieurs domaines de la photonique.
Il a déjà publié Optoélectronique aux
Presses internationales Polytechnique.
CONTENU
Chapitre 1 Du rayonnement classique aux photons
Problème du corps noir. Planck et les quanta. Effet photoélectrique.
Chapitre 2 Mécanique quantique et rayonnement
Théorie de Bohr. Formulation canonique. Relation d’incertitude. Probabilité de
transition. Calcul des coefficients d’Einstein.
Chapitre 3 Champ électromagnétique
Théorie de Maxwell. Cas monomode. Cas multimode. Fluctuations.
Chapitre 4 États cohérents
Lien avec les états nombre à un seul mode. Distribution de Poisson. Opérateur
de Glauber. Propriétés des états cohérents. Champ électrique.
Chapitre 5 États comprimés
Définitions des états comprimés. Moyennes et variances. Champ électrique.
Éléments d'optique non linéaire. Génération. Détection.
Chapitre 6 Tests et applications
Polarisation du photon. États intriqués. Paradoxe EPR. Théorème de non-
clonage. Téléportation quantique. Cryptographie quantique. Non-démolition
quantique.
Chapitre 7 Représentations quantiques
Fonctions d'onde. Fonction de Wigner. Autres pseudodistributions.
Chapitre 8 Électrodynamique quantique
Unités et conventions. Élément de matrice S. Champ scalaire. Champ de Dirac.
Champ de Maxwell. Diagramme de Feynman.
Annexe A Énergie moyenne dans la distribution de Boltzmann
Annexe B Intensité optique
Annexe C Approche canonique
Annexe D Optique non linéaire
Annexe E Spin
Annexe F Démonstration de la formule 6.69
Annexe G Densité d’états
Annexe H Équations de champ
Annexe I Expression du propagateur
Annexe J Notions relativistes
Annexe K Matrice densité
Bibliographie
Index
Introduction à l’optique quantique
Presses internationales
Polytechnique
C.P. 6079, succ. Centre-ville
Montréal (Québec) H3C 3A7
Canada
Téléphone : 514 340-3286
Télécopieur : 514 340-5882
Courriel : [email protected]
www.polymtl.ca/pub
Technique et Documentation —
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