Sur les franges d'interférence de deux trous

A. Dufour, F. Prunier

Dans une première série d'expériences, ici accessoires, mais qu'il fallait cependant réaliser, nous avons utilisé un circuit optique tout entier solidaire de la plate-forme tournante comme dans les travaux antérieurs de Sagnac. Dans ces conditions nous avons constaté que les déplacements de franges observés sont les mêmes à 6 % près, que la source lumineuse et le récepteur photographique soient entraînés dans la rotation de la plate-forme, comme dans les expériences de Sagnac, ou qu'ils restent fixes dans le laboratoire. La seconde série d'expériences décrite ici a eu pour but d'étudier le déplacement des franges dû à la rotation, dans des conditions entièrement nouvelles caractérisées par le fait que le circuit optique des deux faisceaux interférents superposés est formé de deux parties en série, dont l'une reste fixe par rapport au laboratoire tandis que l'autre est solidaire de la plate-forme en rotation. Le déplacement des franges, obtenu dans ces conditions nouvelles, a été celui que permet de prévoir la théorie classique. Dans le cas où le circuit optique est en entier solidaire du disque tournant, comme dans les expériences de Sagnac, l'observateur n'a pas le moyen de faire un choix entre les interprétations du d placement des franges obtenu s données respectivement par la théorie classique et par les théoriciens relativistes. Mais, dans le cas où il existe une partie du circuit qui reste fixe par rapport au laboratoire, le théoricien relativiste ne peut rester d'accord avec le théoricien classique, ni avec les résultats observés, en supposant, comme il l'avait fait jusqu'ici, que le centre, où il doit se supposer placé pour faire le calcul de l'expérience, peut être choisi arbitrairement sur la plate-forme tournante. Ce centre doit obligatoirement être confondu avec le centre de rotation de la plate-forme.

M. Mascart

Marie-Virginie Speller, Erwan Guélou, Jean-Noël Beury

Xin Hua

Photonique quantique intégrée pour les applications quantiques Cette thèse porte sur la réalisation d’un composant pour la communication quantique à base d’optique intégrée sur niobate de lithium. Nous avons exploité simultanément les propriétés optiques non linéaire et électro-optique du niobate pour générer les états à deux photons configurables et annoncés. En utilisant un laser de pompe en régime picoseconde et des composants issus des technologies des télécommunications, nous avons démontré la capacité à produire divers états à deux photons codés en chemin, montrant 94% de visibilité brute pour l'interférence de type Hong-Ou-Mandel (HOM). La polyvalence et les performances d'une telle source d'intrication photonique aussi fortement intégrée permettent d'explorer des protocoles de traitement de l'information quantique plus complexes trouvant des applications dans les tâches de communication et de métrologie quantiques. Pour permettre l'interférence à deux photons sur la puce, la synchronisation préalable de deux impulsions de pompe à l’entrée de la puce est cruciale. Inspiré par l'expérience des doubles fentes de Young, nous avons synchronisé deux impulsions avec une précision de 100 µm en étudiant le contraste des franges d'interférence lors de la variation du retard relatif de ces impulsions. À l'aide d'un auto-corrélateur et d’un spectromètre, le produit temps-fréquence des impulsions de la pompe a été caractérisé avec précision, puis nous avons identifié la taille des filtres requis pour obtenir des états purs à 99%. La visibilité de l'interférence à deux photons étant liée à la puissance de la pompe, une étude théorique visant à déterminer le niveau de puissance approprié de la pompe a également été réalisée. Enfin, la capacité à générer un état intriqué à deux photons de haute qualité a été démontrée par une mesure de coïncidence quadruple reposant sur des détecteurs supraconducteurs de photons uniques (SNSPD) et un convertisseur temps-numérique programmable. Durant cette thèse, les SNSPDs ont été calibrés, puis un algorithme de comptage logique basé sur Labview a été développé, afin d'enregistrer efficacement et précisément les coïncidences quadruples pour les états N00N et états produits.

Georges Meslin

Patrice Bertet

Le principe de complémentarité est un concept fondamental de la mécanique quantique. Il prédit que, dans une expérience d'interférométrie, toute tentative pour déterminer quel chemin la particule choisit entre les deux lames séparatrices brouille inévitablement les franges d'interférence. Dans ce mémoire, nous présentons une expérience qui illustre ce principe dans un interféromètre de Ramsey. Des atomes de Rydberg circulaires sont soumis à deux impulsions micro-onde résonantes sur une transition atomique, qui jouent le rôle de lames séparatrices en énergie. On observe alors des franges d'interférence dans la probabilité de détecter l'atome dans un état donné. Dans notre expérience, l'une des deux impulsions est effectuée dans le mode d'une cavité supraconductrice. Grâce au couplage fort entre l'atome et la cavité, nous avons pu effectuer l'impulsion même lorsque le champ dans la cavité contient très peu de photons en moyenne (N<1, impulsion quantique). Les franges ont alors un contraste réduit car l'état de la cavité mesure celui de l'atome au sein de l'interféromètre. Cette mesure est de moins en moins efficace lorsque N augmente. Le contraste des franges augmente donc, jusqu'à atteindre le contraste intrinsèque d'un interféromètre de Ramsey classique lorsque N>>1. Un modèle simple, qui ne tient compte que de l'intrication entre l'atome et la cavité, reproduit quantitativement les observations. Un des intérêts majeurs du dispositif d'électrodynamique quantique en cavité est de permettre la génération d'états non-classiques du champ. Il est alors particulièrement intéressant de les caractériser complètement. Nous présentons en dernière partie de ce mémoire une méthode directe pour mesurer la fonction de Wigner d'un état quelconque de la cavité, et son application à un état de Fock à un photon.