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Documents d’information

Les livres grand public

Le mystère du monde quantique

Une bande dessinée pour comprendre la physique quantique

par Thibault DAMOUR et Mathieu BURNIA,

EDITIONS DARGAUD, 2016.

Le mystère du monde quantique

Avec Bob et son chien, Rick, embarquez pour une joyeuse épopée dans les mystères du monde quantique ! La physique quantique est partout autour de nous, tant dans l’infiniment grand que dans l’infiniment petit. Mais ce qu’elle dit du monde qui nous entoure diffère de manière vertigineuse de ce qu’on observe et ressent au quotidien. Partez à la rencontre de ceux qui ont théorisé et créé la physique quantique : Planck, Einstein, le prince de Broglie, Heisenberg, Schrödinger, Bohr, Born, Everett…

Au cœur des atomes froids

par Jean-François DARS et Anne PAPILLAULT, préface de Claude Cohen TANNOUDJI,
EDITIONS RUE D’ULM, presses de l’École Normale supérieure, 2014.

Au cœur des atomes froids

Ce livre présente l’ensemble des équipes de recherche du réseau IFRAF qui réunit les meilleurs groupes en région Ile de France actifs dans le domaine des atomes froids. Chaque équipe figure sur une double page donnant une courte présentation du sujet de recherche, illustrée élégamment de photos des chercheurs et de leur appareillage. Les technologies quantiques font l’objet d’une majorité des recherches citées dans ce livres, depuis les horloges atomiques, les gravimètres  interféromètriques et les gyromètres -capteurs pour l’orientation des satellites, jusqu’au expériences de simulation quantique avec des atomes froids dans des réseaux optiques.

 Le Monde Quantique

par Michel LE BELLAC, préface d’Alain ASPECT

Editeurs : EDP-Sciences, collection « Une Introduction à »

Le Monde Quantique

Notre vie quotidienne est, depuis une trentaine d’années, bouleversée par une révolution technologique qui s’appuie sur des objets comme le transistor ou le laser. Cela n’aurait guère été possible sans l’apport de la physique quantique. Dans un ouvrage qui se veut ouvert à tout public cultivé et pas nécessairement scientifique, l’auteur se propose de donner les clés pour comprendre le fonctionnement d’objets emblématiques créés par l’ingénierie quantique comme les diodes laser ou les horloges atomiques, ainsi que les enjeux de recherches récentes par exemple sur les atomes froids ou les condensats de Bose-Einstein tout en évitant un certain formalisme mathématique élaboré. Il explore en profondeur les principes de ce qu’Alain Aspect a baptisé la « seconde révolution quantique » fondée sur le concept d’intrication, en traitant aussi bien de questions fondamentales comme la non-localité que des développements récents de la cryptographie et du calcul quantiques. Enfin il donne dans les deux derniers chapitres une discussion actualisée des problèmes posés par les fondements de la théorie quantique.

Extrait de la préface d’Alain Aspect : « Le livre de Michel Le Bellac a l’immense mérite de tirer les conséquences des avancées récentes, et de présenter de façon synthétique les concepts à la base des deux révolutions quantiques. . . Il a su dégager les points essentiels et choisir quelques exemples importants, sans noyer le lecteur sous une accumulation de phénomènes ».

Le temps : mesurable, réversible, insaisissable ?

par Mathias FINK, Michel LE BELLEC, et Michèle LEDUC , Hommage à Roger MAYNARD

Editeurs : EDP-Sciences, collection « Une Introduction à »

Le temps : mesurable, réversible, insaisissable ?

Depuis l’Antiquité, la nature du temps a fasciné nombre de grands penseurs. Cet ouvrage expose ce que la physique est capable de dire aujourd’hui sur le sujet. La mesure du temps, ou plus exactement celle d’une durée, se fait grâce à des horloges atomiques dont l’exactitude peut atteindre une seconde sur plusieurs milliards d’années. Nous décrivons la façon dont s’effectue le transfert du temps qui permet la synchronisation d’horloges en différents points de la Terre ou de l’espace au milliardième de seconde près, ou même mieux. Les relativités, restreinte et générale, ont bouleversé notre conception du temps et ont un impact considérable sur certains problèmes de la vie quotidienne comme l’utilisation du GPS. On abandonne l’idée d’un temps absolu, le temps devient multiple et insaisissable, et peutêtre même une illusion. Enfin la flèche du temps, ou l’irréversibilité, implique que les phénomènes physiques se déroulent toujours dans un sens déterminé, en relation avec la croissance de l’entropie. Cependant il est possible dans certaines conditions d’échapper à cette contrainte et de construire un temps réversible grâce aux miroirs à retournement temporel, dont nous décrivons les nombreuses applications pratiques.

Alice au pays des quanta

Une explication de la physique quantique dans l’univers d’Alice

par Robert GILMORE

Editeur: Poche 2006

Alice au pays des quanta

Vous connaissiez les aventures d’Alice au pays des merveilles : la voici maintenant au pays des quanta Au cours de son voyage, d’étranges personnages, habitants de ce pays, l’aideront à mieux comprendre la nature du monde quantique : le célèbre lapin traversera devant ses yeux (grâce à l’effet tunnel) une porte hermétiquement close ; le Représentant en Etats montrera à Alice comment les électrons peuvent se trouver à deux endroits à la fois, les trois frères Quark la feront tournoyer dans une des célèbres danses du collisionneur au château de Rutherford ; elle assistera aussi aux efforts du Comptable d’Incertitude pour équilibrer les comptes de la Banque d’Energie Heisenberg, réduits à néant par les fluctuations quantiques… Alice fait ainsi l’expérience de divers effets quantiques, jusqu’à remonter le temps et aller à la rencontre d’elle-même.

Le cantique des quantiques

par Sven ORTOLI et Jean-Pierre PHARABOD.

Editeur: Poche 2007

Le cantique des quantique

Élaborée depuis le début du XXe siècle, grâce au travail de quelques physiciens de génie, la mécanique quantique a des implications philosophiques d’une importance sans précédent dans l’histoire de l’humanité, qui nous obligent à considérer sous un jour nouveau les interrogations métaphysiques les plus traditionnelles.
Pour comprendre ces enjeux, les auteurs de ce livre – devenu un classique depuis sa parution en 1984 – brossent l’histoire de l’élaboration de la théorie quantique et en exposent les principes fondamentaux. Ils le font en termes simples et sans recours aux mathématiques, grâce à des images insolites et des explications à la portée de tous.
Et dans une postface inédite de 2007, ils expliquent les développements récents de la mécanique quantique, et en particulier la très étrange inversion de l’ordre du temps qu’impliquent les expériences  » à choix retardé « .

Les Revues

Plusieurs experts scientifiques dressent un état de l’art du domaine de la physique quantique

Applications, enjeux, perspectives, comment la révolution quantique nous impacte?  

Révolutions quantiques

Aucune théorie n’a jamais été aussi fructueuse en termes de compréhension de l’Univers qui nous entoure et d’applications. Notre société, celle de l’information et de la communication, est l’enfant de la mécanique quantique. La 2e révolution de l’ingénierie quantique, que nous vivons aujourd’hui, concerne des recherches visant à concevoir et réaliser des dispositifs innovants voire en rupture. C’est un domaine en pleine expansion avec de très forts enjeux scientifiques et technologiques.

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Articles de vulgarisation

 Avec la physique quantique, des technologies nouvelles pour le futur 

par Michèle LEDUC et Sébastien TANZILLI

Avec la physique quantique, des technologies nouvelles pour le futur

La seconde révolution  quantique utilise aujourd’hui les concepts quantiques de superposition ou d’intrication d’objets microscopiques  que l’on a appris à contrôler individuellement.
Les capteurs tels que  gyromètres, gravimètres,  horloges à atomes froids  fournissent déjà des outils d’une sensibilité insurpassable. Des problèmes impliquant  un grand nombre d’objets  quantiques en inter action, inaccessibles aux  supercalculateurs, trouvent des solutions avec des méthodes de simulation quantique, tandis que  les travaux sur l’ordinateur quantique se multiplient. Enfin, les communications à distance vont bientôt pouvoir être mieux sécurisées grâce aux progrès de la cryptographie quantique.

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 La démesure de la précision

par Noël DIMARCQ et Isabelle SAGNES

La démesure de la précision

La mesure du temps atteint aujourd’hui des précisions vertigineuses, grâce notamment aux apports de l’optique et de la photonique. Or la recherche de la précision ultime est une course de longue haleine qui est loin d’être achevée.

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Les ouvrages de référence

Introduction to Quantum Optics: From the Semi-classical Approach to Quantized Light

par Gilbert GRYNBERG, Alain ASPECT et Claude FABRE,

Editeur Cambridge University Press 2012.

Introduction to Quantum Optics: From the Semi-classical Approach to Quantized Light

Covering a number of important subjects in quantum optics, this textbook is an excellent introduction for advanced undergraduate and beginning graduate students, familiarizing readers with the basic concepts and formalism as well as the most recent advances. The first part of the textbook covers the semi-classical approach where matter is quantized, but light is not. It describes significant phenomena in quantum optics, including the principles of lasers. The second part is devoted to the full quantum description of light and its interaction with matter, covering topics such as spontaneous emission, and classical and non-classical states of light.

 Elements of Quantum Computation and Quantum Communication

par Anirban PATHAK 

Editeur : CRC Press 2013

Elements of Quantum Computation and Quantum Communication

While there are many available textbooks on quantum information theory, most are either too technical for beginners or not complete enough. Filling this gap, Elements of Quantum Computation and Quantum Communication gives a clear, self-contained introduction to quantum computation and communication. Written primarily for undergraduate students in physics, mathematics, computer science, and related disciplines, this introductory text is also suitable for researchers interested in quantum computation and communication.

Developed from the author’s lecture notes, the text begins with developing a perception of classical and quantum information and chronicling the history of quantum computation and communication. It then covers classical and quantum Turing machines, error correction, the quantum circuit model of computation, and complexity classes relevant to quantum computing and cryptography. After presenting mathematical techniques frequently used in quantum information theory and some basic ideas from quantum mechanics, the author describes quantum gates, circuits, algorithms, and error-correcting codes. He also explores the significance and applications of two unique quantum communication schemes: quantum teleportation and superdense coding. The book concludes with various aspects of quantum cryptography.

Exploring recent developments and open questions in the field, this text prepares readers for further study and helps them understand more advanced texts and journal papers. Along with thought-provoking cartoons and brief biographies of key players in the field, each chapter includes examples, references, exercises, and problems with detailed solutions.

 Le Laser

par Fabien BRETENAKER et Nicolas TREPS , préface de Charles TOWNES

Editeurs : EDP-Sciences, collection « Une Introduction à »

Le Laser

Cet ouvrage collectif, auquel de nombreux chercheurs de SIRTEQ ont participé, présente sous une forme pédagogique et attractive les résultats les plus récents obtenus sur et avec les lasers. Ces outils sont devenus irremplaçables dans l’industrie et les hôpitaux. Ils permettent aussi des avancées spectaculaires de la recherche fondamentale : optique quantique, horloges ultra précises, lasers à atomes, tests de la relativité générale. Ce livre préfacé par Charles Townes, prix Nobel et inventeur du laser, a été écrit par les meilleurs spécialistes français du domaine. Voir en particulier les chapitres: le laser pour refroidir des atomes et les molécules, le laser ondulatoire et corpusculaire, temps et fréquence.