Pour quels objets la physique classique décrit-elle efficacement la plupart des phénomènes ?
Les objets macroscopiques.
Quand les effets quantiques deviennent-ils importants selon l’action caractéristique ?
Lorsque l’action caractéristique est comparable à la constante de Planck .
À quelles longueurs d’onde la loi de Rayleigh–Jeans est-elle correcte ?
Aux grandes longueurs d’onde.
Comment appelle-t-on la divergence d’énergie prédite par Rayleigh–Jeans lorsque ?
La catastrophe ultraviolette.
Quel physicien propose en 1900 la quantification de l’énergie des oscillateurs atomiques ?
Max Planck.
Quelle est la valeur des paquets d’énergie selon l’hypothèse de Planck ?
Qu’arrive-t-il sous la fréquence seuil de l’effet photoélectrique, quelle que soit l’intensité ?
Aucun électron n’est émis.
Qui a proposé en 1905 que la lumière est constituée de photons ?
Einstein, en 1905.
Quelle énergie Einstein attribue-t-il à un photon ?
Quelle condition permet l’éjection d’un électron dans le modèle élémentaire ?
Quelle formule donne l’énergie cinétique maximale des photoélectrons ?
Que détermine la fréquence de la lumière dans l’effet photoélectrique ?
L’énergie de chaque photon.
En quelle année Otto Stern et Walther Gerlach ont-ils observé la séparation d’un faisceau d’argent ?
En 1922.
Quelles valeurs la projection du spin d’une particule de spin 1/2 peut-elle prendre ?
et .
Que mesure l’expérience de Stern–Gerlach selon l’axe défini par le champ ?
La projection du moment magnétique.
Qui a prédit qu’une particule de quantité de mouvement est associée à une longueur d’onde ?
Louis de Broglie, en 1924.
Quelle relation Louis de Broglie a-t-il proposée pour la longueur d’onde associée à une particule ?
.
En quelle année Davisson et Germer ont-ils observé la diffraction d’électrons sur du nickel ?
En 1927.
Que permet de prédire l’état initial exact en mécanique classique ?
L’état futur avec certitude.
Que prédit l’état initial en mécanique quantique ?
Les probabilités des résultats de mesure.
Quelles valeurs certaines grandeurs quantiques peuvent-elles prendre ?
Des valeurs discrètes.
Quel comportement les photons manifestent-ils dans l’effet photoélectrique ?
Un comportement corpusculaire.
Quel comportement les électrons manifestent-ils dans la diffraction ?
Un comportement ondulatoire.
Comment une mesure modifie-t-elle l’état du système observé en mécanique quantique ?
Elle le fait évoluer vers l’un des résultats possibles.
Que permettent les corrélations intriquées entre particules éloignées ?
Des corrélations plus fortes que celles autorisées par la physique classique.
Sur quoi repose la sécurité de la cryptographie quantique ?
Sur des lois physiques.
Sur quoi repose la sécurité de la cryptographie classique ?
Sur la difficulté de problèmes mathématiques.
Quel est le but de la distribution quantique de clés (QKD) ?
Permettre à deux utilisateurs d’établir une clé commune.
Dans quels états un système quantique peut-il se trouver ?
Dans certains états définis.
Qu’est-ce que la superposition quantique ?
Une combinaison linéaire de plusieurs états de base.
Quel effet une mesure quantique produit-elle sur l’état observé ?
Elle le modifie.
Qu’interdit le théorème de non-clonage pour un état quantique inconnu ?
Sa copie parfaite.
Quel mécanisme le protocole BB84 exploite-t-il pour détecter un espion ?
La perturbation des photons par la mesure de leur polarisation.
À qui et à quelle année le protocole BB84 est-il attribué ?
À Bennett et Brassard, en 1984.
Qu’est-ce qui distingue la cryptographie quantique de la cryptographie post-quantique ?
La cryptographie quantique utilise des systèmes quantiques, tandis que la cryptographie post-quantique utilise des algorithmes classiques résistants aux attaques quantiques.
Que provoque l’observation d’un qubit par un espion ?
Elle le projette sur l’un des deux résultats.
Quelle conséquence détectable l’observation espionne d’un qubit introduit-elle ?
Elle introduit des erreurs détectables.
Sur la sphère de Bloch, que ne peut-on mesurer sans perturber l’état d’un qubit préparé ?
Un qubit préparé.
Comment les photons codent-ils les qubits et à quoi sont-ils adaptés ?
Par leur polarisation, ils sont adaptés à la transmission.
Quelles polarisations codent et pour un photon ?
La polarisation horizontale code et la verticale code .
Que codent les états de polarisation des photons dans BB84 ?
Les bits quantiques d’une clé secrète.
Que conserve une opération unitaire de l’état quantique ?
La norme de l’état, donc la probabilité totale égale à 1.
Que fait une opération unitaire au vecteur d’état sur la sphère de Bloch ?
Elle le déplace à la surface de la sphère.
Comment la porte X agit-elle sur les états de base du qubit ?
Elle échange et .
À quelle rotation correspond la porte X ?
À une rotation de 180° autour de l’axe X.
Comment la porte Z transforme-t-elle l’état ?
Elle le transforme en .
Que produit la porte Hadamard à partir des états de base ?
Des superpositions équilibrées.
Quels dispositifs manipulent les photons dans la manipulation physique des qubits ?
Des dispositifs optiques.
Quels supports physiques des qubits sont manipulés par des lasers ?
Les atomes et les ions.
Comment manipule-t-on les circuits supraconducteurs en informatique quantique ?
Par des impulsions micro-ondes.
Que décrivent les portes quantiques ?
La transformation souhaitée.
Que réalise la manipulation physique d’un qubit ?
La transformation sur son support matériel.
Quelles probabilités la mesure d’un qubit dans la base attribue-t-elle aux résultats 0 et 1 ?
et .
Quelles sont les étapes de la mesure d’un qubit en superposition ?
Elle produit un résultat selon des probabilités, puis projette le qubit dans l’état correspondant.
Après une mesure dans la base , quel état suit le résultat 0 ?
Le qubit se trouve dans l’état .
Que devient l’état initial exact d’un qubit après sa mesure ?
Il ne peut pas être retrouvé, car la superposition initiale est détruite.
Quel résultat donne un photon polarisé H mesuré dans la base H/V ?
Il donne toujours H.
Quels résultats donne un photon polarisé H mesuré dans la base diagonale ?
Il donne + et − avec une probabilité de 50 % chacun.
Quelles théories fondaient notamment la physique au début du XXe siècle ?
La mécanique newtonienne, l’électromagnétisme, la thermodynamique et la mécanique statistique.
En quelle année Isaac Newton a-t-il formulé la mécanique newtonienne ?
En 1687.
En quelle année James Clerk Maxwell a-t-il établi l’électromagnétisme ?
En 1865.
Pourquoi la diffraction d’une balle de tennis n’est-elle pas observable en conditions ordinaires ?
Sa longueur d’onde de de Broglie est trop petite.
À quoi la longueur d’onde de de Broglie d’un électron peut-elle être comparable dans un cristal ?
À l’espacement atomique du cristal.
Qu’est-ce qu’un corps noir ?
Un objet idéal qui absorbe toute la lumière incidente et réémet un rayonnement dont le spectre dépend uniquement de sa température.
Quelle formule exprime la loi de Rayleigh–Jeans pour ?
Quelle attribution est associée à la loi de Rayleigh–Jeans ?
Rayleigh–Jeans.
Quels spectres une observable peut-elle présenter selon le système et ses conditions aux limites ?
Un spectre discret, continu ou mixte.
Que désigne l’effet photoélectrique lorsqu’une lumière éclaire un métal ?
L’émission d’électrons par la surface métallique.
Quelle énergie cinétique maximale ont les électrons émis avec une fonction travail de et des photons de ?
.
En quoi le moment magnétique et le spin diffèrent-ils ?
Ce sont deux grandeurs physiques distinctes, d’unités différentes.
Quelle longueur d’onde possède environ un électron accéléré sous 150 V ?
Environ 0,10 nm.
Quel rôle la physique classique conserve-t-elle face à la mécanique quantique ?
Elle reste une approximation efficace à grande échelle.
Quelle propriété des particules intriquées permet au protocole E91 d’établir des clés sécurisées à grande distance ?
Leurs corrélations parfaites, quelle que soit leur distance.
Sur quoi repose le protocole E91 ?
Sur l’intrication quantique.
Qu’est-ce qui change dans les corrélations observées lors d’une interception E91 ?
Les corrélations observées sont modifiées.
Qu’exploitent les générateurs quantiques de nombres aléatoires pour produire des suites aléatoires ?
L’imprévisibilité fondamentale des mesures quantiques.
Quels rôles les algorithmes post-quantiques peuvent-ils remplir dans une architecture de sécurité future ?
L’authentification.
Quel mécanisme de distribution de clés une architecture de sécurité future peut-elle associer aux algorithmes post-quantiques ?
La distribution quantique de clés.
Comment transporte-t-on les photons sur de longues distances ?
Par fibre optique ou dans l’espace libre.
Quels niveaux d’énergie un atome à deux niveaux utilise-t-il ?
L’état fondamental et le premier état excité.
Quelle durée de cohérence les ions piégés peuvent-ils atteindre ?
Plusieurs minutes.
Quelles températures les circuits supraconducteurs nécessitent-ils ?
Quelques millikelvins.
Quelle rotation la porte Y réalise-t-elle autour de l’axe Y ?
Une rotation de 180°.
Quelles rotations définissent , et ?
, et .
Quel effet les lames quart d’onde et demi-onde ont-elles sur les photons ?
Elles modifient l’orientation de leur polarisation.
Comment les lames quart d’onde et demi-onde représentent-elles les changements de polarisation ?
Comme des rotations sur la sphère de Bloch.
Que manipulent les dispositifs optiques dans BB84, E91 et BBM92 ?
Les photons pour préparer des polarisations ou des états intriqués.
Quelle relation les amplitudes d’un qubit normalisé vérifient-elles ?
.
Qu’a montré l’expérience de Stern-Gerlach de 1922 sur la projection du spin ?
Elle prend deux valeurs discrètes.
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1. Un système macroscopique a une action caractéristique très grande par rapport à la constante de Planck. Quel cadre décrit généralement le mieux son comportement ?
2. Dans une expérience de diffraction, quelle comparaison entre une balle de tennis et un électron est attendue dans des conditions ordinaires ?
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