Quantum Physics 1

lphys1241  2019-2020  Louvain-la-Neuve

Quantum Physics 1
Note du 29 juin 2020
Sans connaitre encore le temps que dureront les mesures de distances sociales liées à la pandémie de Covid-19, et quels que soient les changements qui ont dû être opérés dans l’évaluation de la session de juin 2020 par rapport à ce que prévoit la présente fiche descriptive, de nouvelles modalités d’évaluation des unités d’enseignement peuvent encore être adoptées par l’enseignant ; des précisions sur ces modalités ont été -ou seront-communiquées par les enseignant·es aux étudiant·es dans les plus brefs délais.
5 crédits
30.0 h + 30.0 h
Q2
Enseignants
Langue
d'enseignement
Anglais
Préalables
LPHYS1112 ou unité d'enseignement équivalente dans un autre programme. Avoir suivi LPHYS1202 et LPHYS1221 constitue un atout.

Le(s) prérequis de cette Unité d’enseignement (UE) sont précisés à la fin de cette fiche, en regard des programmes/formations qui proposent cette UE.
Thèmes abordés
Cette unité d'enseignement consiste enune introduction aux bases conceptuelles et physiques de la physique quantique,qui règle le monde microscopique.
Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :

1

a.     Contribution de l¿activité au référentiel AA du programme

 

1.1, 1.3, 1.4, 2.1, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6

 

b.     Formulation spécifique pour cette activité des AA du programme

 

Au terme de cette unité d¿enseignement, l¿étudiant.e sera capable de :

1.    décrire des phénomènes du monde microscopique par le formalisme de la mécanique ondulatoire et comprendre les différences fondamentalesavec la physique classique ;

2.    comprendre et utiliser la relation entre opérateurset observables ;

3.    résoudre l¿équation de Schrödinger à une dimension en présencededifférentspotentiels, y compris celui de l¿oscillateur harmonique ;

4.    déterminer l¿évolution temporelle d¿un système quantique ;

5.    comprendre la notion d¿intrication quantique.

 

La contribution de cette UE au développement et à la maîtrise des compétences et acquis du (des) programme(s) est accessible à la fin de cette fiche, dans la partie « Programmes/formations proposant cette unité d’enseignement (UE) ».
Contenu
En complément aux unités d'enseignement LPHY1111, LPHY1112, LPHY 1221 et LPHY1202, qui ont posé les bases de la mécanique classique, de la mécanique relativiste, de l'électromagnétisme, de la physique des ondes, et des méthodes mathématiques en physique, cette unité d'enseignement fournit à l'étudiant.e une introduction aux bases conceptuelles de la physique quantique du monde microscopique.

Les matières suivantes sont abordées dans le cadre de cette unité d'enseignement :
  • Découverte et observation des phénomènes quantiques dans le monde microscopique.
  • Notion d'amplitude de probabilité de Feynman.
  • L'équation de Schrödinger.
  • Exemples de solutions et applications physiques à une dimension.
  • L'oscillateur harmonique.
  • Le principe de superposition linéaire et évolution temporelle.
  • Les relations d'incertitude.
  • Intrication quantique et théorème de Bell.
Méthodes d'enseignement
Les activités d'apprentissage sont constituées par des cours magistraux (ex cathedra) et des séances de travaux pratiques.
Les cours magistraux visent à introduire les concepts fondamentaux, à les motiver en montrant des exemples et en établissant des résultats, à montrer leurs liens réciproques et leurs relations avec d'autres unités d'enseignement du programme du Bachelier en sciences physiques.
Les séances de travaux pratiques visent à apprendre à modéliser des phénomènes de la physique microscopique par la physique quantique, choisir et utiliser des méthodes de calcul pour leur analyse et interpréter les résultats obtenus.
Les deux activités se donnent en présentiel.
Modes d'évaluation
des acquis des étudiants
L'évaluation se fait sur base d'un examen écrit portant sur les notions théoriques et leur application à des problèmes de la physique du monde microscopique. On y teste la connaissance et la compréhension des notions vues durant l'unité d'enseignement, la capacité d'analyser un problème de physique quantique, la maîtrise des techniques de calcul et la présentation cohérente de cette analyse.
Ressources
en ligne
L'unité d'enseignement est présente sur le site MoodleUCL, où les étudiant.e.s peuvent trouver le syllabus, les exercices des travaux pratiques, des compléments historiques et, finalement, des quiz proposés pendant le cours théorique.
Bibliographie
  • J. Weyers, Quantum Physics, Syllabus (disponible sur MoodleUCL).
  • D. J. Griffiths, Introduction to Quantum Mechanics, ed. Pearson .
  • R. P. Feynman, The Feynman Lectures on Physics, vol III , ed. Addison Wesley.
  • J. Preskill, Lecture notes on Quantum Computation, (web).
Faculté ou entité
en charge


Programmes / formations proposant cette unité d'enseignement (UE)

Intitulé du programme
Sigle
Crédits
Prérequis
Acquis
d'apprentissage
Bachelier en sciences physiques

Approfondissement en sciences mathématiques

Mineure en culture scientifique

Mineure en physique