École Polytechnique
Quantenoptik 1 : Einzelne Photonen

Schenken Sie Ihrer Karriere Coursera Plus mit einem Rabatt von $160 , der jährlich abgerechnet wird. Sparen Sie heute.

École Polytechnique

Quantenoptik 1 : Einzelne Photonen

Alain Aspect
Michel Brune

Dozenten: Alain Aspect

27.304 bereits angemeldet

Bei Coursera Plus enthalten

Verschaffen Sie sich einen Einblick in ein Thema und lernen Sie die Grundlagen.
4.8

(322 Bewertungen)

Es dauert 33 Stunden
3 Wochen bei 11 Stunden pro Woche
Flexibler Zeitplan
In Ihrem eigenen Lerntempo lernen
96%
Den meisten Lernenden gefiel dieser Kurs
Verschaffen Sie sich einen Einblick in ein Thema und lernen Sie die Grundlagen.
4.8

(322 Bewertungen)

Es dauert 33 Stunden
3 Wochen bei 11 Stunden pro Woche
Flexibler Zeitplan
In Ihrem eigenen Lerntempo lernen
96%
Den meisten Lernenden gefiel dieser Kurs

Wichtige Details

Zertifikat zur Vorlage

Zu Ihrem LinkedIn-Profil hinzufügen

Bewertungen

26 Aufgaben

Unterrichtet in Englisch

Erfahren Sie, wie Mitarbeiter führender Unternehmen gefragte Kompetenzen erwerben.

Platzhalter
Platzhalter

Erwerben Sie ein Karrierezertifikat.

Fügen Sie diese Qualifikation zur Ihrem LinkedIn-Profil oder Ihrem Lebenslauf hinzu.

Teilen Sie es in den sozialen Medien und in Ihrer Leistungsbeurteilung.

Platzhalter

In diesem Kurs gibt es 7 Module

In dieser ersten Lektion erfahren Sie, was die kanonische Quantisierung ist, wenden sie auf die Quantisierung einer einzelnen Mode des elektromagnetischen Feldes an und stellen fest, dass diese sich wie ein quantenharmonischer Oszillator verhält. Der Begriff des Photons wird dann natürlich auftauchen, ebenso wie der seltsame, aber grundlegende Begriff der Vakuumfluktuationen.

Das ist alles enthalten

13 Videos3 Lektüren10 Aufgaben

In dieser Lektion werden Sie entdecken, wie der Formalismus der Quantenoptik zu einem teilchenähnlichen Verhalten eines Ein-Photonen-Wellenpakets führt. Dazu müssen Sie die quantenoptischen Ausdrücke für die einfachen und gemeinsamen Photodetektionssignale lernen. Ein Vergleich mit den halbklassischen Ausdrücken wird Ihnen die Notwendigkeit der Quantenoptik verdeutlichen.

Das ist alles enthalten

7 Videos2 Lektüren5 Aufgaben

In dieser Lektion werden Sie sich mit der faszinierenden Frage beschäftigen, wie ein einzelnes Photon mit sich selbst interferiert, indem Sie das Interferenzmuster für ein einzelnes Photon berechnen, das in ein Mach-Zehnder-Interferometer eingekoppelt wird. Dazu werden Sie zunächst lernen, wie man einen Strahlteiler in der Quantenoptik behandelt, ein sehr wichtiges Werkzeug, das Sie kennen müssen. Sie werden auch lernen, dass es für die Beschreibung eines optischen Instruments in der Quantenoptik sehr nützlich ist, dessen Beschreibung in der klassischen Optik zu beherrschen. Diese Lektion ist eine Gelegenheit, über das mysteriöse Konzept des Welle-Teilchen-Dualismus nachzudenken und über die Macht des Quantenformalismus, der zwei scheinbar widersprüchliche Verhaltensweisen konsistent behandeln kann.

Das ist alles enthalten

6 Videos3 Lektüren4 Aufgaben

In der realen Welt gibt es keine rein monochromatische Strahlung. Eine korrekte Beschreibung der Strahlung beinhaltet notwendigerweise mehrere Moden. In dieser Lektion werden Sie lernen, wie die kanonische Quantisierung leicht auf den Fall mehrerer Moden verallgemeinert werden kann und wie verschiedene Beobachtungsgrößen oder wichtige Größen, die im Fall der Einmodenstrahlung eingeführt wurden, im Fall der Mehrmodenstrahlung ausgedrückt werden. Neben dem Formalismus, den Sie lernen müssen, um Papiere und Bücher lesen zu können, die reale Situationen beschreiben, werden Sie in dieser Lektion einige faszinierende Eigenschaften des Quantenformalismus kennenlernen: erstens die unglaubliche Größe des Zustandsraums, die der Grund für die unbegrenzte potentielle Macht der Quanteninformation ist; zweitens die Frage der Unendlichkeiten, ein Problem, das durch das allgemeine Verfahren der Renormierung gelöst wurde. Beachten Sie, dass für einige Vorlesungen optionale Lektüre vorgeschlagen wird.

Das ist alles enthalten

8 Videos3 Lektüren2 Aufgaben

Ein-Photonen-Quellen sind wichtige Komponenten in der Quantenoptik, sowohl in Forschungslabors als auch in der angewandten Quantentechnologie. In der Lektion dieser Woche werden die verschiedenen Arten von Ein-Photonen-Quellen vorgestellt, die heute verfügbar sind, von angekündigten Ein-Photonen-Quellen bis zu Ein-Photonen-Quellen auf Abruf. Sie werden lernen, wie man den in einer früheren Lektion vorgestellten Multimode-Formalismus verwendet, um Ein-Photonen-Wellenpakete zu beschreiben, insbesondere im Fall eines spontan emittierten Photons. Sie beginnen mit der Vorstellung eines in der Quantenoptik häufig verwendeten theoretischen Werkzeugs, dem Heisenberg-Formalismus. Er ermöglicht es Ihnen, die Formel zu entdecken, die die Wahrscheinlichkeit eines doppelten Nachweises zu zwei verschiedenen Zeitpunkten ausdrückt. Sie werden auch einige "Tricks" über Fourier-Transformationen lernen.

Das ist alles enthalten

7 Videos2 Lektüren1 Aufgabe

Sie sind nun bereit, die Beschreibung eines realen Experiments zu entwickeln, das als erstes die duale Natur - Welle und Teilchen - eines realen Einzelphotonen-Wellenpakets direkt offenbart hat. Sie werden nicht nur in der Lage sein, mit dem von Ihnen erlernten Formalismus sowohl das teilchen- als auch das wellenartige Verhalten zu beschreiben, sondern Sie werden auch sehen, wie Sie die Eigenschaften eines realen Experiments, das niemals perfekt ist, berücksichtigen können. Nicht zuletzt werden wir die Gelegenheit haben, über die Begriffe Welle-Teilchen-Dualismus und Komplementarität nachzudenken, die nicht verwechselt werden sollten, und über die Aussage von Feynman, der den Welle-Teilchen-Dualismus als "ein großes Quantengeheimnis" bezeichnete. Ich werde versuchen, Sie davon zu überzeugen, dass man sich nicht beschweren sollte, wenn man ein rätselhaftes Verhalten feststellt, sondern vielmehr die Möglichkeit erforschen sollte, dass aus diesem Rätsel etwas Neues und Interessantes hervorgehen kann.

Das ist alles enthalten

8 Videos2 Lektüren2 Aufgaben

In dieser Lektion lernen Sie zwei Quantentechnologien kennen, die auf Ein-Photonen-Quellen basieren. Quantentechnologien ermöglichen es, ein Ziel auf eine Art und Weise zu erreichen, die sich qualitativ von einer klassischen Technologie unterscheidet, die dasselbe Ziel anstrebt. So ist beispielsweise die Quantenkryptographie immun gegen Fortschritte in der Computerleistung, während viele klassische Kryptographiemethoden im Prinzip gebrochen werden können, wenn wir über leistungsfähigere Computer verfügen. In ähnlicher Weise liefern Quanten-Zufallszahlengeneratoren echte Zufallszahlen, während klassische Zufallszahlengeneratoren nur Pseudo-Zufallszahlen erzeugen, die von jemand anderem als dem Benutzer erraten werden könnten. In dieser Lektion lernen Sie auch zwei wichtige Konzepte der Quanteninformation kennen: (i) Qubits, die auf der Polarisation von Photonen basieren; (ii) das berühmte No-Cloning-Theorem, das die Sicherheit der Quantenkryptographie begründet.

Das ist alles enthalten

7 Videos1 Lektüre2 Aufgaben

Dozenten

Lehrkraftbewertungen
4.9 (76 Bewertungen)
Alain Aspect
École Polytechnique
2 Kurse29.635 Lernende
Michel Brune
École Polytechnique
2 Kurse29.635 Lernende

von

Empfohlen, wenn Sie sich für Physik und Astronomie interessieren

Warum entscheiden sich Menschen für Coursera für ihre Karriere?

Felipe M.
Lernender seit 2018
„Es ist eine großartige Erfahrung, in meinem eigenen Tempo zu lernen. Ich kann lernen, wenn ich Zeit und Nerven dazu habe.“
Jennifer J.
Lernender seit 2020
„Bei einem spannenden neuen Projekt konnte ich die neuen Kenntnisse und Kompetenzen aus den Kursen direkt bei der Arbeit anwenden.“
Larry W.
Lernender seit 2021
„Wenn mir Kurse zu Themen fehlen, die meine Universität nicht anbietet, ist Coursera mit die beste Alternative.“
Chaitanya A.
„Man lernt nicht nur, um bei der Arbeit besser zu werden. Es geht noch um viel mehr. Bei Coursera kann ich ohne Grenzen lernen.“

Bewertungen von Lernenden

Zeigt 3 von 322

4.8

322 Bewertungen

  • 5 stars

    88,50 %

  • 4 stars

    9,31 %

  • 3 stars

    0,93 %

  • 2 stars

    0,62 %

  • 1 star

    0,62 %

VR
5

Geprüft am 26. Dez. 2017

AV
5

Geprüft am 2. Juli 2020

MS
4

Geprüft am 9. März 2018

Platzhalter

Neue Karrieremöglichkeiten mit Coursera Plus

Unbegrenzter Zugang zu über 7.000 erstklassigen Kursen, praktischen Projekten und Zertifikatsprogrammen, die Sie auf den Beruf vorbereiten – alles in Ihrem Abonnement enthalten

Bringen Sie Ihre Karriere mit einem Online-Abschluss voran.

Erwerben Sie einen Abschluss von erstklassigen Universitäten – 100 % online

Schließen Sie sich mehr als 3.400 Unternehmen in aller Welt an, die sich für Coursera for Business entschieden haben.

Schulen Sie Ihre Mitarbeiter*innen, um sich in der digitalen Wirtschaft zu behaupten.

Häufig gestellte Fragen