Physique quantique, information et calcul : Des concepts aux applications

Depuis la fin du XXe siècle, la théorie quantique connaît un renouveau qui se traduit par l'émergence de technologies utilisant toute la puissance des interférences quantiques pour mesurer, simuler, communiquer et calculer. Parallèlement, cette « seconde révolution quantique » remet en question notre compréhension de la théorie quantique et nous pousse à dépasser la vision purement utilitariste de l'interprétation de Copenhague. Le livre utilise cette exploration pour éclairer le sens de la théorie quantique en insistant sur l'absence d'état objectif défini sans référence à un observateur. Il s'agit du premier (et seul) ouvrage qui présente une synthèse de l'ensemble de ces sujets. Cet ouvrage a donc un double objectif : d'une part, il donne une introduction globale au domaine des technologies quantiques en présentant les relations entre théorie quantique, théorie de l'information et informatique ; d'autre part, il vise à éclairer le sens de la théorie quantique en se focalisant sur la notion d'état quantique. L'ensemble de ces sujets est présenté en une synthèse originale. Ce premier volume offre au lecteur, qu'il soit physicien, ingénieur, mathématicien ou informaticien, la possibilité de se familiariser avec les technologies quantiques. Une discussion des systèmes d'électrodynamique en cavité : atomes en cavité et aussi circuits supraconducteurs, illustre concrètement nombre d'idées et méthodes. Un second volume à venir approfondira le statut de la localité et des probabilités. Il montrera l'émergence d'un monde classique au sein de la théorie quantique, pour finalement éclaircir les défis posés par l'interprétation de celle-ci. Pascal Degiovanni est directeur de recherche au CNRS et travaille au Laboratoire de physique de l'ENS de Lyon dans l'équipe de physique théorique sur la physique quantique mésoscopique. Ses travaux récents portent sur la nano-électronique quantique et l'optique quantique électronique. Natacha Portier est maîtresse de conférences au Laboratoire de l'informatique du parallélisme à l'ENS de Lyon dans l'équipe Modèles de calcul, Complexité et Combinatoire et est directrice adjointe de la Maison des mathématiques et de l'informatique. Ses travaux portent sur la complexité d'algorithmes classiques et quantiques. Clément Cabart, Alexandre Feller et Benjamin Roussel, ont préparé leur doctorat au Laboratoire de physique de l'ENS de Lyon en physique quantique mésoscopique (C. Cabart et B. Roussel) et gravité quantique (A. Feller). Depuis leur doctorat, A. Feller et B. Roussel travaillent au sein de l'Advanced Concepts Team de l'Agence spatiale européenne (Pays-Bas) et C. Cabart est professeur agrégé de physique.