Descriptif
Ce cours de mécanique quantique avancée couvre à la fois les principes fondamentaux et des sujets modernes plus appliqués. Le parcours débute par une révision des principes essentiels et du rôle pivot des symtries, avant de s'étendre aux systèmes de dimension supérieure, au moment cinétique et au spin. Abordant ensuite les systèmes quantiques composites, le programme introduit les produits tensoriels, l'addition des moments cinétiques et l'intrication, articulés autour d'une discussion sur le paradoxe EPR et ses implications pour la cryptographie quantique. À partir de là, les étudiants explorent les méthodes d'approximation (telles que la théorie des perturbations), les particules identiques, l'évolution temporelle et la mécanique des particules chargées dans des champs magnétiques, y compris les niveaux de Landau et l'approximation de l'onde tournante. Le cours se conclut par la formulation de l'intégrale de chemin de Feynman. Chaque semaine comprend un cours magistral associé à une séance d'exercices en classe ancrée dans des applications physiques telles que les nanotubes de carbone, la résonance magnétique nucléaire et la structure fine du sodium.
Objectifs pédagogiques
À la fin de ce cours, les étudiants seront capables de :
- Expliquer les fondements mathématiques de la mécanique quantique
- Démontrer les formules physiques pertinentes en utilisant les concepts et outils mathématiques appropriés
- Appliquer les connaissances acquises à de nouveaux problèmes de physique et d'ingénierie
- Identifier le lien entre l'ingénierie et les applications physiques ou mathématiques
- Formuler des problèmes physiques sous forme d'équations mathématiques digestes et les résoudre avec les outils disponibles
Diplôme(s) concerné(s)
Parcours de rattachement
- Bachelor en sciences - S5 - Double spécialité Mathématiques et Physique
- Bachelor en sciences - S5 - Double spécialité Mathématiques et Physique - Mineure en Biologie
- Bachelor en sciences - S5 - Double spécialité Mathématiques et Physique - Mineure en Chimie
Département OSE
Département de Physique.Pour les étudiants du diplôme Bachelor of Science de l'Ecole polytechnique
PHY_2S005_EP
Pour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux
Mécanique quantique (particule dans différents potentiels, oscillateur harmonique, atome d'hydrogène, formulation avec bras et kets)
Format des notes
Numérique sur 20Littérale/grade américainPour les étudiants du diplôme Bachelor of Science de l'Ecole polytechnique
Vos modalités d'acquisition :
L'évaluation de ce cours repose sur des devoirs à rendre chaque semaine (30 %), un examen de mi-parcours (30 %) et un examen final (40 %).
Les examens sont tous deux écrits et durent entre 1h30 et 2 heures. Aucun document n'est autorisé, à l'exception d'une seule page de notes manuscrites.
Les examens de rattrapage peuvent prendre la forme d'un examen écrit (mêmes modalités que ci-dessus) ou d'un examen oral (d'une durée de 30 minutes à 1 heure, sans aucun document autorisé).
- le rattrapage est obligatoire si :
- Note initiale < 10
- le rattrapage peut être demandé par l'étudiant si :
- Note initiale < 10
- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
Pour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée écrêtée à une note seuil de 10)- le rattrapage est obligatoire si :
- Note initiale < 10
- le rattrapage peut être demandé par l'étudiant si :
- Note initiale < 10
- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
Programme détaillé
Les thèmes suivants seront abordés :
- L'addition des moments cinétiques
- La notion de spin et la résonance magnétique
- Les méthodes d'approximation et la théorie des perturbations indépendantes du temps
- Les états intriqués et le paradoxe EPR
- Particules dans un champ magnétique, niveaux de Landau
- Particules identiques et le théorème spin-statistique
- Évolution temporelle et la théorie des perturbations dépendantes du temps