L'objet de cette these est l'introduction d'une classe de fonctions de Wigner adaptees a la description de signaux acoustiques dependant de deux variables, position et temps. Ces fonctions generalisent les distributions temps-frequence affines de type p x et conduisent, en particulier, a representer des signaux releves sur une droite dans un espace a quatre dimensions (temps, position, frequences spatiale et temporelle). La methode de construction est fondee sur l'introduction d'un groupe de covariance adapte (le groupe de Weyl-Galilee). Elle permet d'obtenir sous forme explicite des representations d'espace des phases dont on peut etudier les proprietes d'unitarite (formule de Moyal) et de localisation
L'objet de cette these est l'introduction d'une classe de fonctions de Wigner adaptees a la description de signaux acoustiques dependant de deux variables, position et temps. Ces fonctions generalisent les distributions temps-frequence affines de type p x et conduisent, en particulier, a representer des signaux releves sur une droite dans un espace a quatre dimensions (temps, position, frequences spatiale et temporelle). La methode de construction est fondee sur l'introduction d'un groupe de covariance adapte (le groupe de Weyl-Galilee). Elle permet d'obtenir sous forme explicite des representations d'espace des phases dont on peut etudier les proprietes d'unitarite (formule de Moyal) et de localisation
Dans l'optique de la mecanique stochastique, une formulation probabiliste de la mecanique quantique dans l'espace des phases est proposee. Notre approche utilise la fonction de wigner qui offre, dans un cadre general, une description d'un systeme quantique dans l'espace des phases. Alors que la mecanique stochastique ne considere que les etats purs du systeme, les proprietes de la fonction introduite par wigner nous permettent de traiter les etats de melange aussi bien que les etats purs. Apres avoir precise, en premiere partie, les proprietes essentielles de cette fonction et rappele son lien avec les operateurs de weyl, nous donnons dans une deuxieme partie une analyse heuristique de la mecanique quantique en terme de fluide. L'interpretation habituelle de la fonction de wigner comme etant une densite dans l'espace des phases, nous amene a considerer le cas d'un systeme soumis a l'action d'une force derivant d'un potentiel qui est la transformee de fourier d'une mesure bornee. Nous montrons que l'on peut alors envisager la fonction de wigner comme une difference de deux fonctions positives telles qu'a chacune de ces fonctions soit associe un processus de markov. Notre conception de fluide quantique consiste a interpreter ces deux fonctions comme etant les densites d'un fluide compose de deux types de particules differents mais dans lequel seule la difference de ces densites est observee. L'evolution de chaque type de particule est alors donnee par le processus de markov associe. Dans le cas particulier ou l'espace de hilbert du systeme est de dimension finie, une telle construction de processus peut alors rigoureusement etre effectuee. Cette etude est realisee dans une troisieme partie ou la dimension n de l'espace de hilbert est supposee impaire. La raison d'un tel choix est due au fait que le groupe des residus modulo n, que nous utilisons, possede dans ce cas une racine carree. Nous construisons, en premier lieu, une theorie des operateurs de weyl et des fonctions de wigner discretises. En augmentant l'espace des phases discretise d'une variable dichotomique egale a +1 ou -1, nous prouvons l'existence d'un processus de markov evoluant dans cet espace, tel que la fonction de wigner soit egale a la valeur moyenne partielle de cette variable dichotomique. Dans un article ecrit en collaboration avec p. Combe, m. Sirugue et m. Sirugue-collin, nous montcrons que ce formalisme peut etre applique a l'etude d'un spin entier. Enfin, en appendice, nous donnons les proprietes des processus de markov qui sont utiles a notre expose
Le formalisme de la mécanique quantique sur l'espace des phases est utilisé dans une étude restreinte de la mesure quantique et de l'intrication, et d'une manière plus étendue du protocole de la téléportation à variables continues. Le but est d'explorer partiellement la relation mutuelle entre ce formalisme et l'information quantique. Au lieu des quasi-distributions de Wigner utilisées actuellement dans le cas des variables continues, nous utilisons de vraies densités de probabilité qui sont définies positives et qui rendent compte des mesures quantiques non précises au moyen d'une fonction d'onde propre représentant un appareil de mesure quantique non idéal. Ceci peut être réalisé sur un espace des phases non relativiste (ou relativiste). La formule obtenue est semblable à une formule connue en optique quantique mais contient l'effet de l'instrument de mesure. Elle a été appliquée à trois cas. Dans le premier cas, les deux appareils de mesure, correspondant aux deux parties intriquées et partagées par Alice et Bob, ne sont pas intriqués et sont décrits par deux fonctions d'ondes propres gaussiennes identiques, relatives au groupe de Weyl-Heisenberg. Elles conduisent à une densité de probabilité identique à la fonction de Husimi qui est analysée et comparée à la fonction de Wigner. Une nouvelle expression de la fidélité de la téléportation d'un état cohérent est obtenue en fonction des variances des quadratures. Dans le deuxième cas, les deux appareils de mesure sont intriqués dans un état comprimé du vide à deux modes. Dans le troisième cas, les appareils de mesure sont dans un état intriqué comprimé, obtenu par la combinaison de deux états gaussiens. L'observation générale est que les états des appareils de mesure partagés par Alice et Bob influencent la fidélité de la téléportation à travers leur imprécision et leur intrication.
Les groupes de symétrie, ou groupes d’invariance, jouent un rôle important dans toute la physique. Les translations d’espace et de temps, les rotations d’espace et enfin les transformations de Galilée ou de Lorentz entre référentiels d’inertie définissent la structure de l’espace-temps. Les symétries correspondantes sont tout particulièrement importantes en mécanique quantique. En effet les opérateurs fondamentaux - énergie, position, impulsion, moment angulaire - ainsi que leurs relations de commutation, loin d’être arbitraires, sont déterminés par la géométrie de l’espace et celle de l’espace-temps. Ces considérations de symétrie permettent de comprendre l’origine de la masse et du spin et d’établir des équations d’onde comme l’équation de Schrödinger ou celle de Dirac à partir du groupe d’invariance choisi : Galilée ou Lorentz. Ces équations permettent de décrire les particules de spin 1/2 et prédisent correctement leur moment magnétique anormal. Cet ouvrage, issu d’un cours de DEA de Physique théorique de l’ENS, a à la fois un caractère fondamental et appliqué. L’utilisation des symétries, et en particulier de celle de rotation, est un outil pratique permettant une approche géométrique de problèmes comme le théorème de Wigner-Eckart ou les opérateurs tensoriels irréductibles. Enfin le livre discute de deux symétries discrètes, la parité et le renversement du temps. Cette seconde édition inclut cinq nouveaux compléments, répartis entre les chapitres I, VI (deux compléments), VII et VIII. Ceci permet une discussion plus complète de l’invariance relativiste des équations d’onde, et en particulier l’introduction de l’équation de Weyl, absente de la première édition. Ces notions sont utiles pour créer un meilleur lien vers des ouvrages avancés consacrés spécifiquement à la théorie des champs.
Les groupes de symétrie, ou groupes d’invariance, jouent un rôle important dans toute la physique. Les translations d’espace et de temps, les rotations d’espace et enfin les transformations de Galilée ou de Lorentz entre référentiels d’inertie définissent la structure de l’espace-temps. Les symétries correspondantes sont tout particulièrement importantes en mécanique quantique. En effet les opérateurs fondamentaux - énergie, position, impulsion, moment angulaire - ainsi que leurs relations de commutation, loin d’être arbitraires, sont déterminés par la géométrie de l’espace et celle de l’espace-temps. Ces considérations de symétrie permettent de comprendre l’origine de la masse et du spin et d’établir des équations d’onde comme l’équation de Schrödinger ou celle de Dirac à partir du groupe d’invariance choisi : Galilée ou Lorentz. Ces équations permettent de décrire les particules de spin 1/2 et prédisent correctement leur moment magnétique anormal. Cet ouvrage, issu d’un cours de DEA de Physique théorique de l’ENS, a à la fois un caractère fondamental et appliqué. L’utilisation des symétries, et en particulier de celle de rotation, est un outil pratique permettant une approche géométrique de problèmes comme le théorème de Wigner-Eckart ou les opérateurs tensoriels irréductibles. Enfin le livre discute de deux symétries discrètes, la parité et le renversement du temps. Cette seconde édition inclut cinq nouveaux compléments, répartis entre les chapitres I, VI (deux compléments), VII et VIII. Ceci permet une discussion plus complète de l’invariance relativiste des équations d’onde, et en particulier l’introduction de l’équation de Weyl, absente de la première édition. Ces notions sont utiles pour créer un meilleur lien vers des ouvrages avancés consacrés spécifiquement à la théorie des champs.
1ere partie : le travail justifie un code numerique de resolution de l'equation de liouville classique dans l'espace des phases (x,v), qui consiste a transporter cette equation dans l'espace des configurations q (ou p) de la mecanique quantique (m. Q. ). Le but recherche est de ralentir le developpement des microstructures de la fonction de distribution du fluide. Le schema propose consiste a construire une fonction d'onde correspondant a la condition initiale (c. I. ) macroscopique classique (c'est le probleme de la synthese), a faire evoluer cette fonction d'onde selon l'equation de schroedinger. Nous proposons un code de resolution numerique qui consiste a discretiser en temps le potentiel par une suite de distributions de dirac qui reduise la dynamique a une suite de propagations libres (fpm) et approximations soudaines (s. A. ), que nous savons resoudre. En fin de calcul, le passage de la fonction d'onde a la distribution classique se fait en prenant la limite classique de la transformee de wigner. L'etude de la limite classique nous a conduit a considerer une version lissee de la representation de wigner par un noyau doublement gaussien minimal qui assure la positivite de la distribution, et qui peut etre interprete comme lie a l'instrument de mesure qui doit etre symetrique. La synthese de la fonction d'onde correspondant a la c. I. (qui necessite une condition de faisabilite), est faite relativement a cette representation conjointe et dans sa limite classique. La dynamique de la distribution lissee nous a permis de mettre en evidence deux classes de c. I. : celles qui proviennent d'un etat initial pur (conditions ric) auquel cas, tous les diagrammes de dynamique commutent et les autres (melanges statistiques ou c. I. Macroscopiques) dites gic, qui n'ont par la propriete de commutation et qui necessitent une preparation differente de la phase d'une fonction g pour assurer l'obtention de la limite classique de chacune des dynamiques fpm ou sa. 2eme partie : nous utilisons une analogie formelle entre la mecanique quantique (m. Q. ) et le traitement du signal (t. S. ) pour construire une representation temps-frequence des signaux certains, dite de wigner ville lissee qui donne correctement la frequence instantanee des signaux unimodulaires h. F. (ce qui est l'analogue t. S. De la limite classique de la m. Q. ) et qui reduit de facon optimale les parasites que donnerait la transformee de wigner ville originelle dus a sa nature sesquilineaire. Sous reserve de condition de faisabilite, nous realisons deux types de synthese de signaux ayant une representation donnee
La théorie ondulatoire statistique établit formellement les lois statistiques vérifiées par les solutions de l’équation des ondes, dans un domaine connexe et borné de l’espace. Elle constitue ainsi la solution mathématique d’un problème très ancien en acoustique des salles, qui a fait couler beaucoup d’encre depuis les travaux pionniers de Wallace Clement Sabine à la fin du XIXe siècle : l’étude du phénomène de réverbération.Elle fournit notamment l’expression analytique de la distribution de puissance et des corrélations du champ acoustique par rapport au temps, la fréquence et la position dans l’espace, en fonction de la géométrie de la salle et des conditions aux limites. Elle nous permet par exemple de retrouver et d’améliorer, dans le cas particulier d’un champ acoustique isotrope, les formules du temps de réverbération originalement établies par Sabine et Eyring, ainsi que la formule de corrélation spatiale. Mais elle s’applique également à des formes géométriques pouvant engendrer un champ acoustique anisotrope.Notre objectif sera ici de présenter cette théorie de la manière la plus simple et intuitive possible, en l’abordant sous un angle purement géométrique. Nous montrerons ainsi que deux chemins mathématiques très différents, le premier basé sur l’asymptotique de Weyl et les billards mathématiques, le second basé sur la géométrie et la cristallographie, convergent vers les mêmes conclusions, ce qui nous rend extrêmement confiants quant à la validité scientifique de cette théorie. Nous fournirons également la confirmation expérimentale de certaines prédictions de la théorie, qui vont au-delà des propriétés statistiques déjà connues de la réverbération.