Contrôle tout optique d'un fluide quantique de lumière en vapeur atomique chaude Les fluides quantiques de lumière présentent une plateforme nouvelle et prometteuse dans l’exploration de la physique des particules quantiques en interaction. Ici, nous étudions des fluides constitués de photons dont les interactions sont induites par une vapeur chaude de Rubidium. Pour décrire ces fluides, nous recourrons à un hamiltonien comprenant énergie cinétique, énergie potentielle et énergie d’interaction. Nous présentons dans cette thèse un contrôle tout optique de ces fluides où nous agissons sur chaque terme de ce hamiltonien. Nous avons mis en évidence la générations de corrélations non-classiques induites par le saut des interactions aux interfaces de notre milieu non-linéaire. Le contrôle de la réponse du milieu atomique est ensuite exploré en présentant un cadre numérique extensible qui permet de décrire des structures atomiques arbitraires, que nous utilisons ensuite pour décrire l’effet du pompage optique mis en œuvre afin de graver optiquement des potentiels dans le fluide de lumière. Nous caractérisons ensuite les propriétés de superfluidité des fluides de lumière et mesurons la vitesse critique autour d’un défaut créé grâce au contrôle du potentiel induit par pompage optique. Nous concluons en étudiant les interactions entre vortex optiques à travers une expérience mettant en lumière un comportement turbulent du fluide, et une expérience de collision de vortex optiques ouvrant la voie à la thermodynamique induite par des effets quantiques au-delà du champ moyen.
Quantum fluids of light are the photonic counterpart of Bose gases. They currently attract increasing interest since they are versatile and highly tunable systems for probing many-body physics quantum phenomena, such as superfluidity. Superfluid flow of light has already been reported in microcavity exciton-polariton condensates but clear observation of this phenomenon in cavityless systems, that is, for propagating photon fluids, remains elusive. In this thesis, we study the hydrodynamical properties of light propagating close to resonance in hot rubidium vapors. Whereas photons in air are not interacting with each other, the situation is different in rubidium vapors, as an effective interaction between them, mediated by the atomic ensemble, appears. The light behaves therefore as a fluid flowing in the plane perpendicular to the optical axis. The primary purpose of this thesis was to show that light in those systems can behave as a superfluid. The first step toward the observation of superfluidity is to measure the dispersion relation of small amplitude density waves travelling onto the propagating photon fluid. I show that this dispersion exhibits a linear trend for small excitation wave-vectors, which is, according to the Landau criterion, a sufficient condition for guaranteeing superfluidity. I present then an all-optical defect experiment - where the photon fluid flows against an optically induced obstacle (namely, a local change of refractive index) - designed to measure the drag force cancellation at the fluid/superfluid threshold.