(QPT) Technologies Quantiques et Photoniques

Année 1 – Semestre S1

• Mécanique des milieux continus – 3 ECTS
• Physique statistique et phénomènes critiques – 3 ECTS
• Matière condensée I – Électrons – 3 ECTS
• Physique atomique – 3 ECTS

Année 1 – Semestre S2

• Matière condensée II – Phonons – 3 ECTS
• Physique hors équilibre – 3 ECTS 
• Grandes infrastructures de recherche – 3 ECTS

Année 1 – Semestre S1       

• Physique quantum avancée – 3 ECTS
• Systèmes linéaires – 3 ECTS

Année 1 – Semestre S2       

• Théorie classique des champs – 3 ECTS
• Intéraction lumière-matière – 3 ECTS
• Dynamique non-linéaire – 3 ECTS
• Cohérences classiques et quantiques – 3 ECTS

Année 2 – Semestre S3       

• Technologies photoniques – 6 ECTS
• Théorie de l'information classique et quantique – 3 ECTS
• Systèmes quantiques et simulation – 6 ECTS
• Calcul quantique – 3 ECTS
• Métrologie quantique et capteurs – 3 ECTS
• Complexité en photonique – 6 ECTS
• Mesures ultra-rapides et microscopie – 3 ECTS
• Photoniques avancées – 3 ECTS

Année 1 – Semestre S1

• Formations tutorées – 3 ECTS
• IA et méthodes de calcul avancées en physique – 3 ECTS
• Langue étrangère (français ou anglais) – 3 ECTS
• Programme gradué – 3 ECTS

Année 1 – Semestre S2       

• Formations tutorées – 3 ECTS
• Projet expérimental – 3 ECTS
• Stage – 6 ECTS

Année 2 – Semestre S3 

• Formations tutorées : hot topics – 3 ECTS
• Programme gradué – 3 ECTS
• Langue étrangère (français ou anglais) – 3 ECTS

Année 2 – Semestre S4       

• Outils et méthodes expérimentales et numériques – 3 ECTS 
• Stage – 27 ECTS

Ce cours presentera des outils et concepts de la physique quantique comme l'équation de Dirac, la théorie des perturbations dépendante du temps, la matrice densité ainsi que la second quantification. Ces notions sont centrales pour toutes les applications modernes de la théorie quantique, de la physique des particules à la physique statistique.

Ce cours abordera les concepts fondamentaux à l'analyse des systèmes linéaires : analyse harmonique, relation de dispersion et fonction de transfert, fonctions de Green ainsi que des méthodes d'approximation types Eikonal faisant le lien entre point de vue ondulatoire et géométrique.

Concepts fondamentaux de la physique statistique, avec un accent sur les statistiques de Bose-Einstein et de Fermi-Dirac, les transitions de phase, les phénomènes critiques et le groupe de renormalisation.

Exploration de la description quantique des atomes à un ou plusieurs électrons, approfondissement de la compréhension de la structure du tableau périodique, et étude des interactions entre les atomes et la lumière ainsi que de la manière dont leurs spectres fournissent des informations sur ces systèmes.

Bases des propriétés électroniques en physique de l’état solide, couvrant les propriétés d’équilibre et de transport des solides cristallins, du modèle de Sommerfeld aux semi-conducteurs.

Introduction aux principes des contraintes, des déformations et de l’élasticité isotrope et anisotrope, avec des applications couvrant un large domaine lié au comportement mécanique des matériaux.

Explorer l’intersection entre l’intelligence artificielle, l’apprentissage automatique et la physique. Acquérir une expérience pratique des techniques et applications de pointe adaptées au domaine de la physique.

Découvrir de nouveaux thèmes en physique à partir de la littérature scientifique et développer ses compétences pédagogiques ainsi que ses capacités de présentation devant ses pairs.

Étudier une thématique actuelle issue du programme diplômant "Complexité dans les mondes physiques et numériques".

Améliorer ses compétences en communication dans une langue étrangère.

Ce cours explore les propriétés vibrationnelles des solides cristallins, des symétries du réseau et de la dispersion des phonons au comportement thermodynamique. Il fournit les outils fondamentaux pour comprendre la capacité calorifique, le transport thermique et la nature quantique des vibrations du réseau dans les systèmes de matière condensée.

Ce cours aborde la théorie classique des champs qui est au coeur de la physique moderne. Les notions d'espace-temps relativiste, de champs relativistes, d'action, Lagrangien et Hamiltonien pour des champs sont abordés. En fil rouge est etudié la formulation covariante, Lagrangienne et Hamiltonienne de l'électromagnétisme classique.

Les étudiants étudieront la quantification de la lumière et son interaction avec un atome à deux niveaux. Le cours couvre les principaux processus photon–atome, l’absorption, l’émission stimulée et les oscillations de Rabi, et leur rôle dans la cohérence quantique et les technologies quantiques.

Ce cours présente les concepts fondamentaux de la physique statistique hors-équilibre avec le mouvement browinien, les équations de Langevin et de Fokker-Planck, le théorème de fluctuation-dissipation. Des examples de divers domaines de la physique seront analysés, montrant la portée de ces méthodes.

Ce cours introduit les concepts de base de la dynamique non linéaire, omniprésents dans la nature. Les étudiants apprendront à analyser les changements qualitatifs du comportement dynamique (bifurcations) et à explorer numériquement des comportements complexes tels que les oscillations auto-entretenues, quasi-périodiques ou chaotiques.

Ce cours présente la cohérence classique et quantique de la lumière et de la matière. Les étudiants étudieront les propriétés statistiques et les mesures de cohérence des champs optiques et des photons, ainsi que la cohérence dans les systèmes à plusieurs corps (gaz bosoniques et fermioniques, superfluidité, supraconductivité). Les concepts de photon, d’interférence et de corrélations quantiques seront abordés à travers des expériences clés et des exemples en matière condensée.

Ce cours vise à introduire les étudiants aux principes, au fonctionnement et aux applications des principales grandes infrastructures de recherche (GIR) utilisées en recherche fondamentale et appliquée.

Développer l’autonomie, la rigueur scientifique et les compétences techniques des étudiants à travers la réalisation d’un projet expérimental en binôme. Appliquer les connaissances théoriques acquises pour résoudre un problème concret.

Découvrir de nouveaux thèmes en physique à partir de la littérature scientifique et développer ses compétences pédagogiques ainsi que ses capacités de présentation devant ses pairs.

Une expérience de deux/trois mois en milieu professionnel.

Ce cours couvre les bases de l’optique non linéaire, des sources lumineuses et des guides d’ondes optiques. Les étudiants apprendront les phénomènes clés tels que la génération de seconde harmonique, l’accord de phase, le fonctionnement des lasers et la fibre optique, en mettant l’accent sur la compréhension des interactions lumière–matière et les applications photoniques.

Ce cours introduit la théorie classique et quantique de l’information. Les étudiants apprendront à quantifier l’information, étudier des protocoles clés comme la téléportation et le codage superdense, et comprendre les limites et capacités du traitement quantique de l’information.

Ce cours expose en détails les différentes plateformes actuelles permettant d'étudier la physique quantique, des ses fondements aux applications en technologies quantiques. Est abordé la physique à N-corps, à travers les phénomènes de condensation, de superfluidité et supraconductivité ainsi que leur applications expérimentales avec les qubits supraconducteurs, l'électrodynamique en cavité ou encore les phénomènes topologiques en matière condensée.

Ce cours introduit les concepts fondamentaux de la métrologie et de la détection quantique. Les étudiants apprendront les stratégies de mesure améliorées par le quantique et évalueront les performances de capteurs quantiques, en abordant des sujets tels que le bruit quantique, l’intrication, le squeezing, l’imagerie quantique et leurs applications pratiques comme les horloges atomiques et les interféromètres à ondes gravitationnelles

Ce cours présente les bases et les enjeux de l’informatique quantique. Les étudiants apprendront à concevoir et analyser des circuits quantiques, étudieront la puissance des algorithmes quantiques, et exploreront la correction d’erreurs, en combinant théorie et réalisations expérimentales.

Ce cours couvre la dynamique non linéaire, la topologie et les applications en télécommunications non linéaires. Les étudiants apprendront les systèmes intégrables, les solitons et la transformée de diffusion inverse, et exploreront des applications pratiques telles que la communication par solitons, le codage par spectre non linéaire et les peignes de fréquences.

Ce cours présente les méthodes avancées de caractérisation et de mesure dans les domaines temporel et spatial. Les étudiants apprendront à mesurer des phénomènes ultrarapides, à utiliser des techniques avancées d’imagerie et de microscopie, et exploreront des méthodes de super-résolution et de tomographie de cohérence optique.

Ce cours couvre les principes et propriétés des fibres microstructurées, y compris les mécanismes de guidage (MTIR, PBG, IC) et les effets non linéaires comme la génération de supercontinuum. Les étudiants découvriront également les sources d’atténuation des fibres, ainsi qu’une introduction à la nanophotonique, aux métasurfaces/métamatériaux et à la topologie photonique.

Découvrir de nouveaux thèmes en physique à partir de la littérature scientifique et développer ses compétences pédagogiques ainsi que ses capacités de présentation devant ses pairs.

Étudier une thématique actuelle issue du programme diplômant Materials for a Sustainable Future.

Améliorer ses compétences en communication dans une langue étrangère.

Se spécialiser dans les méthodes numériques et expérimentales modernes.

Une expérience de cinq/six mois en milieu professionnel.