Interférences de la lumière

A. Proca

L'auteur observe que, pour obtenir les conditions de quanta les plus générales, on n'utilise que les coordonnées d'espace et qu'on néglige systématiquement et sans aucune raison, la coordonnée temps. Il montre que si l'on fait jouer le même rôle à toutes les coordonnées on obtient : a) Pour un atome dans un état stationnaire, les conditions de quanta classiques, définissant les niveaux d'énergie. b) Pour un atome de Bohr qui émet et absorbe, en régime permanent, ces mêmes conditions, plus une autre qui exprime que la lumière, émise et absorbée, est cohérente, c'est-à-dire qu'elle est apte à provoquer des interférences. La lumière émise peut donc être considérée comme constituée par des photons, sans qu'elle cesse pour cela d'être cohérente; ceci élimine la principale objection contre la théorie des quanta de lumière d'Einstein. Le mécanisme même d'un atome émetteur implique la cohérence; la condition de cohérence est une condition de quanta. Par conséquent, on doit attribuer à la capacité d'interférence d'un train de photons le même degré de réalité qu'à l'existence des états stationnaires de l'atome. Les règles de quanta et la théorie des photons d'Einstein semblent pouvoir gouverner désormais un domaine où il ne leur avait pas été possible de pénétrer jusqu'à présent.

Sébastien M. Popoff, Geoffroy Lerosey, Sylvain Gigan

Olivier Sigwarth

Cette thèse porte sur la localisation faible de la lumière par un gaz d'atomes froids en présence d'un champ magnétique. Plus précisément, elle est consacrée à l'augmentation cohérente de l'intensité diffuse dans la direction arrière, due à l'interférence entre chemins de diffusion multiple rencontrant les mêmes diffuseurs dans l'ordre inverse. Nous présentons des résultats théoriques rendant compte d'observations expérimentales récentes sur la forme et l'amplitude du profil d'intensité. En particulier, nous montrons qu'un champ magnétique peut en augmenter l'amplitude si les atomes possèdent un niveau fondamental dégénéré, à l'opposé de ce qui se produit pour des diffuseurs classiques. Nous discutons l'intérêt de ce résultat en vue de la localisation forte de la lumière.

Louis Victor Pierre Raymond

Jimmy Leroux

Ce mémoire de maîtrise est consacré à la mise en place d'une technique de spectroscopie quantique comme nouvel outil de caractérisation. La spectroscopie quantique, tout comme la spectroscopie classique, consiste en l'étude des matériaux avec la lumière. La différence est le type de lumière utilisé. Dans le cas présent, on utilise comme sonde des paires de photons qui partagent une propriété très intéressante, soit l'intrication. Les propriétés quantiques que nous promet l'intrication peuvent être utilisées pour donner un net avantage à la lumière quantique sur la lumière dite classique, d'un point de vue spectroscopique. Dans un premier temps, les nombreux avantages qu'offre la spectroscopie quantique seront revus, en explorant les différentes techniques que propose la communauté. En second lieu, les outils théoriques nécessaires à la bonne compréhension du phénomène de génération de photons intriqués, soit la conversion paramétrique spontanée, seront exposés. Ensuite, l'importance de la fonction de corrélation de second ordre dans le formalisme qui décrit la détection de photons intriqués sera discutée. De plus, les propriétés spectrales non classiques du biphoton, soit une paire de photons intriqués, seront exposées. On décrira ensuite les détails expérimentaux portant sur la mise en place d'un interféromètre de type Hong-Ou-Mandel, où l'un des bras contient un matériau à caractériser. L'interaction avec le matériau modifiera les propriétés du biphoton, ce qui sera visible dans le creux d'anti-corrélation causé par l'interférence quantique à deux photons. Malgré l'impossibilité d'observer ce creux d'anti-corrélation à cause du trop faible couplage de la source dans l'interféromètre, la génération de paires de photons intriqués a tout de même été observée. De plus, la possibilité d'observer de l'interférence à deux photons a été montrée en mesurant des oscillations quantiques issues d'interférences à un photon. Cela valide la possibilité d'utiliser cette technique spectroscopique comme nouvel outil de caractérisation.

Rudy Cloots