Géometrie quantique linéaire et déplacement paralléle

L. Tarassov, Sergei Medvedev

E. Giacobino

Sean Bailly

Philippe Tamarat

La spectroscopie a une molecule dans une matrice froide, par la methode d'excitation de la fluorescence, permet de realiser des experiences d'optique lineaire ou non lineaire sur un systeme quantique unique, ou d'utiliser la molecule comme sonde de son micro-environnement. Trois domaines sont abordes. Tout d'abord, la distribution spectrale des photons de fluorescence d'une molecule dopante donne acces a la structure vibrationnelle de l'etat fondamental, qui est sensible au micro-environnement de la molecule. Dans une matrice cristalline, le spectre de fluorescence d'une molecule unique permet de determiner le site substitutionnel qu'elle occupe. Le second theme concerne la recherche de nouveaux systemes impurete-matrice dans de nouveaux domaines spectraux. Dans le proche infrarouge, le dibenzoterrylene dans le cristal de naphtalene est un systeme ideal pour la spectroscopie a une molecule. Dans le domaine du bleu, l'insertion de la molecule de perylene dans le cristal de biphenyle lui confere une stabilite satisfaisante. Enfin, les resultats de la premiere experience d'optique non lineaire de type pompe-sonde sur une molecule unique sont presentes. Les deplacements lumineux des niveaux d'energie de la molecule sont mesures avec autant de precision que pour des atomes ou des petites molecules en phase gazeuse, et sont en accord avec la theorie. D'autres experiences possibles d'optique non lineaire et d'optique quantique sont aussi evoquees

P. Nussenzveig

Une transition entre deux niveaux voisins d'un atome de Rydberg et une cavité micro-onde de très haut facteur de qualité constituent un excellent outil pour la recherche sur les interactions matière- rayonnement au niveau le plus fondamental. La simplicité du système (deux niveaux atomiques couplés à un seul mode du champ) permet un traitement analytique complet de la plupart des phénomènes. Dans ce mémoire nous étudions les effets dispersifs de l'interaction non-résonnante entre atomes et cavité. Nous avons mesuré la variation linéaire des déplacements des niveaux d'énergie atomiques avec le nombre moyen de photons dans la cavité. Des déplacements dus à une intensité moyenne inférieure au photon unique ont été observés. En l'absence de champ injecté, il a été possible de mesurer le déplacement résiduel d'un des deux niveaux de la transition atomique: un déplacement de Lamb dû à un seul mode du champ. Ces déplacements d'énergie sont mesurés de façon sensible par une méthode interférométrique: la technique des champs oscillants séparés de Ramsey. Des expériences futures, dans une situation de très faible relaxation du champ, sont proposées. Le caractère quantique du champ sera alors dominant et il sera possible de réaliser une mesure nondestructive du nombre de photons: le caractère non-résonnant de l'interaction assure que les atomes ne peuvent ni absorber ni émettre des photons dans la cavité. Les expériences réalisées démontrent la sensibilité de l'appareil et ouvrent la voie à ces mesures non-destructives ainsi qu'à l'étude de systèmes "mésoscopiques" (états "chat de Schrödinger" du champ), à la "frontière" entre les mondes classique et quantique.

Zack Savitsky