Une mesure quantique idéale de la lumière - Julien BERNU (laboratoire Kastler Brossel)

jeudi 28 févr. 2008, 16:30 → 17:30 Europe/Paris

Salle Bernard Grossetête

Observer plusieurs fois un même photon constitue un réel défi technique. Premièrement cela requiert un détecteur réunissant deux propriétés apparemment incompatibles : une très grande sensibilité (à l’échelle du photon unique) et une parfaite transparence (le détecteur ne doit pas absorber le photon). Deuxièmement il est nécessaire de garder le photon à disposition et donc de le piéger dans une « boîte ». Le développement dans notre groupe d’une nouvelle génération de cavités supraconductrices [1] permet désormais de conserver un même photon pendant un temps record et de l’observer plusieurs dizaines de fois. Dans notre expérience, un atome de Rydberg (possédant une très grande polarisabilité électrique) traverse la cavité et se trouve affecté par le champ électrique relatif au photon. L’effet du photon sur l’atome peut ensuite être détecté par un dispositif d’interférométrie atomique identique à celui utilisé dans les horloges atomiques. En répétant un grand nombre de fois cette mesure, nous avons pour la première fois pu « filmer » la naissance, la vie et la mort d’un photon [2]. Cette technique peut être développée pour détecter un nombre de photons plus élevé. L’information binaire extraite par un atome unique n’est alors plus suffisante pour parfaitement déterminer le nombre de photons. Mais en rassemblant toute l’information apportée par les atomes successifs il est possible de reconstruire petit à petit l’état du champ et donc d’observer la projection progressive de sa fonction d’onde (éventuellement quelconque) sur un état à nombre de photon bien déterminé (« état de Fock »). Cette mesure quantique idéale nous a notamment permis de vérifier tous les postulats fondamentaux de la mesure [3]. Elle est aussi un outil très performant pour produire des états hautement non-classiques et étudier leur décohérence. [1] S. Kuhr et al., Appl. Phys. Lett. 90, 164101 (2007) [2] S. Gleyzes et al., Nature 446, 297-300 (2007) [3] C. Guerlin et al., Nature 448, 889-893 (2007)

Slides Bernu_KastlerBrossel.pdf