Об этом курсе
4.7
Оценки: 66
Рецензии: 12
100% онлайн

100% онлайн

Начните сейчас и учитесь по собственному графику.
Гибкие сроки

Гибкие сроки

Назначьте сроки сдачи в соответствии со своим графиком.
Часов на завершение

Прибл. 29 часа на выполнение

Предполагаемая нагрузка: 7 weeks of study, 4-5 hours / week...
Доступные языки

Английский

Субтитры: Английский
100% онлайн

100% онлайн

Начните сейчас и учитесь по собственному графику.
Гибкие сроки

Гибкие сроки

Назначьте сроки сдачи в соответствии со своим графиком.
Часов на завершение

Прибл. 29 часа на выполнение

Предполагаемая нагрузка: 7 weeks of study, 4-5 hours / week...
Доступные языки

Английский

Субтитры: Английский

Программа курса: что вы изучите

Неделя
1
Часов на завершение
5 ч. на завершение

Quantization of light: one mode

In this first lesson, you will discover what is canonical quantization, apply it to the quantization of a single mode of the electromagnetic field, and find that it behaves as a quantum harmonic oscillator. The notion of photon will then naturally emerge, as well as the weird but fundamental notion of vacuum fluctuations....
Reading
13 видео ((всего 119 мин.)), 3 материалов для самостоятельного изучения, 10 тестов
Video13 видео
1.0 Introduction to Lesson 15мин
1.1 Canonical quantization10мин
1.2.1 Material harmonic oscillator /111мин
1.2.2 Material harmonic oscillator /212мин
1.3 Single mode of radiation9мин
1.4 Canonical quantization of a single mode10мин
1.5 Observables6мин
1.6 Number states; Photon7мин
1.7 Vacuum fluctuations5мин
1.8 What have we learnt? What next?4мин
Introduction to homework 111мин
Quantization of classical oscillators12мин
Reading3 материала для самостоятельного изучения
Homework 1s
Correction of Homework 130мин
Einstein's 1905 paper introducing the "photon"
Quiz10 практического упражнения
Questions about the general introduction8мин
Practice quiz video 1.110мин
Practice quiz video 1.2.14мин
Video 1.2.2.6мин
Video 1.34мин
Video 1.48мин
Video 1.52мин
Video 1.72мин
Video 1.82мин
Homework 1 evaluation16мин
Неделя
2
Часов на завершение
3 ч. на завершение

One photon state in a single mode: particle-like behaviour

In this lesson, you will discover how the quantum optics formalism leads to the particle-like behaviour of a one photon wave-packet. For this, you will have to learn the quantum optics expressions of the simple and joint photodetection signals. A comparison with the semi-classical expressions will illustrate the necessity of quantum optics....
Reading
7 видео ((всего 52 мин.)), 2 материалов для самостоятельного изучения, 5 тестов
Video7 видео
2.1 The semi-classical model of optics9мин
2.2 One-photon state in a single mode10мин
2.3 Photo-detection signals7мин
2.4 Single photo-detection signal for a one photon state4мин
2.5 Double photo-detection signal for a one photon state: a fully quantum behavior6мин
2.6 Quantum optics: a must9мин
Reading2 материала для самостоятельного изучения
Homework 2s
Correction of Homework 230мин
Quiz5 практического упражнения
Video 2.14мин
Video 2.22мин
Video 2.32мин
Video 2.68мин
Homework 2 evaluation18мин
Неделя
3
Часов на завершение
3 ч. на завершение

One photon interference: Wave-Particle duality

In this lesson, you will address the fascinating question of a single photon interfering with itself, by calculating the interference pattern for a single photon launched into a Mach-Zehnder interferometer. In order to do it you will first learn how to treat a beam-splitter in quantum optics, a very important tool that you need to know. You will also learn that when you want to describe an optical instrument in quantum optics, it is very useful to master its classical optics description. This lesson is an opportunity to think about the mysterious concept of wave-particle duality, and about the power of the quantum formalism, which can deal consistently with two behaviours apparently contradictory ....
Reading
6 видео ((всего 56 мин.)), 3 материалов для самостоятельного изучения, 4 тестов
Video6 видео
3.1 Beam-splitter in quantum optics16мин
3.2 One photon wave-packet on a beam splitter9мин
3.3 Mach-Zehnder interferometer in classical optics9мин
3.4 One-photon interference5мин
3.5 Wave-particle duality: “a quantum mystery”; a consistent formalism7мин
Reading3 материала для самостоятельного изучения
Homework 3s
Homework 3 correction30мин
A historical feeble light interference experiment10мин
Quiz4 практического упражнения
Video 3.1 Tensor product properties6мин
Video 3.2 Transforming photon number operator on a BS2мин
Final practice quiz2мин
Homework 3 evaluation20мин
Неделя
4
Часов на завершение
4 ч. на завершение

Multimode quantized radiation: quantum optics in a real lab

In the real world there is nothing like purely monochromatic radiation. A correct description of radiation necessarily involves several modes. In this lesson, you will learn how canonical quantization can be easily generalized to the case of several modes, and how various observables or important quantities introduced in the single mode case are expressed in the multimode case. Beyond the formalism that you must learn to be able to read papers and books describing real situtations, you will encounter in this lesson some intriguing features of the quantum formalism: firstly, the unbelievably large size of the space of states, which is the reason for the unlimited potential power of quantum information; secondly, the question of infinities, a problem which was solved by the general procedure of renormalization. Note that optional readings are proposed as resources of some lectures....
Reading
8 видео ((всего 60 мин.)), 3 материалов для самостоятельного изучения, 2 тестов
Video8 видео
4.1 Canonical quantization of multimode radiation14мин
4.2 Eigen-states of the Hamiltonian: space of states, energy of the vacuum7мин
4.3 Total number of photons2мин
4.4 Linear and angular momentum6мин
4.5 Field observables: vacuum fluctuations4мин
4.6 Photo-detection signals12мин
4.7 Conclusion: what you have learned; the quantum vacuum7мин
Reading3 материала для самостоятельного изучения
Paper of Glauber 1983 on quantum formalism of light10мин
Homework 430мин
homework 4 corrected30мин
Quiz2 практического упражнения
Video 4.46мин
Homework 4 evaluation22мин

Преподавателя

Avatar

Alain Aspect

Professor
Physics
Avatar

Michel Brune

Professor
Physics

О École Polytechnique

L’École polytechnique associe recherche, enseignement et innovation au meilleur niveau scientifique et technologique mondial pour répondre aux défis du XXIe siècle. En tête des écoles d’ingénieur françaises depuis plus de 200 ans, sa formation promeut une culture d’excellence scientifique pluridisciplinaire, ouverte dans une forte tradition humaniste. ...

Часто задаваемые вопросы

  • Зарегистрировавшись на сертификацию, вы получите доступ ко всем видео, тестам и заданиям по программированию (если они предусмотрены). Задания по взаимной оценке сокурсниками можно сдавать и проверять только после начала сессии. Если вы проходите курс без оплаты, некоторые задания могут быть недоступны.

  • Оплатив сертификацию, вы получите доступ ко всем материалам курса, включая оцениваемые задания. После успешного прохождения курса на странице ваших достижений появится электронный сертификат. Оттуда его можно распечатать или прикрепить к профилю LinkedIn. Просто ознакомиться с содержанием курса можно бесплатно.

  • There is no obligation, but the notions learned in this course will be necessary to follow the second course, which will present interaction between matter and quantized radiation, absorption, stimulated emission and spontaneous emission of photons, squeezed light, entangled photons, quantum treatment of non-linear optics, and applications to quantum technologies, etc...

Остались вопросы? Посетите Центр поддержки учащихся.