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スケジュールに従って期限をリセットします。

約25時間で修了

推奨:7 weeks of study, 4-5 hours / week...

英語

字幕:英語

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シラバス - 本コースの学習内容

1
5時間で修了

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.

...
13件のビデオ (合計119分), 3 readings, 10 quizzes
13件のビデオ
1.2.1 Material harmonic oscillator /111 分
1.2.2 Material harmonic oscillator /212 分
1.3 Single mode of radiation9 分
1.4 Canonical quantization of a single mode10 分
1.5 Observables6 分
1.6 Number states; Photon7 分
1.7 Vacuum fluctuations5 分
1.8 What have we learnt? What next?4 分
Introduction to homework 111 分
Quantization of classical oscillators12 分
3件の学習用教材
Homework 11 時間
Correction of Homework 130 分
Einstein's 1905 paper introducing the "photon"
10の練習問題
Questions about the general introduction8 分
Practice quiz video 1.110 分
Practice quiz video 1.2.14 分
Video 1.2.2.6 分
Video 1.34 分
Video 1.48 分
Video 1.52 分
Video 1.72 分
Video 1.82 分
Homework 1 evaluation16 分
2
3時間で修了

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.

...
7件のビデオ (合計52分), 2 readings, 5 quizzes
7件のビデオ
2.3 Photo-detection signals7 分
2.4 Single photo-detection signal for a one photon state4 分
2.5 Double photo-detection signal for a one photon state: a fully quantum behavior6 分
2.6 Quantum optics: a must9 分
2件の学習用教材
Homework 21 時間
Correction of Homework 230 分
5の練習問題
Video 2.14 分
Video 2.22 分
Video 2.32 分
Video 2.68 分
Homework 2 evaluation18 分
3
3時間で修了

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 .

...
6件のビデオ (合計56分), 3 readings, 4 quizzes
6件のビデオ
3.3 Mach-Zehnder interferometer in classical optics9 分
3.4 One-photon interference5 分
3.5 Wave-particle duality: “a quantum mystery”; a consistent formalism7 分
3件の学習用教材
Homework 31 時間
Homework 3 correction30 分
A historical feeble light interference experiment10 分
4の練習問題
Video 3.1 Tensor product properties6 分
Video 3.2 Transforming photon number operator on a BS2 分
Final practice quiz2 分
Homework 3 evaluation20 分
4
4時間で修了

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.

...
8件のビデオ (合計60分), 3 readings, 2 quizzes
8件のビデオ
4.3 Total number of photons2 分
4.4 Linear and angular momentum6 分
4.5 Field observables: vacuum fluctuations4 分
4.6 Photo-detection signals12 分
4.7 Conclusion: what you have learned; the quantum vacuum7 分
3件の学習用教材
Paper of Glauber 1983 on quantum formalism of light10 分
Homework 41 時間 30 分
homework 4 corrected30 分
2の練習問題
Video 4.46 分
Homework 4 evaluation22 分
4.8
17件のレビューChevron Right

Quantum Optics 1 : Single Photons からの人気レビュー

by ANFeb 18th 2019

This course give me a brief idea about single photon. Thank you for providing such a good course.

by RCJul 13th 2017

A course worth taking for those seeking an introduction to Quantum Optics.

講師

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Alain Aspect

Professor
Physics
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Michel Brune

Professor
Physics

エコール・ポリテクニーク(École Polytechnique)について

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. ...

よくある質問

  • 修了証に登録すると、すべてのビデオ、テスト、およびプログラミング課題(該当する場合)にアクセスできます。ピアレビュー課題は、セッションが開始してからのみ、提出およびレビューできます。購入せずにコースを検討することを選択する場合、特定の課題にアクセスすることはできません。

  • 修了証を購入する際、コースのすべての教材(採点課題を含む)にアクセスできます。コースを完了すると、電子修了証が成果のページに追加されます。そこから修了証を印刷したり、LinkedInのプロフィールに追加したりできます。コースの内容の閲覧のみを希望する場合は、無料でコースを聴講できます。

  • 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...

さらに質問がある場合は、受講者向けヘルプセンターにアクセスしてください。