Conférence de Nicolas Treps : L'optique quantique, au coeur de la métrologie et de l'information quantique

ONERA, Palaiseau

Conférence de Nicolas Treps, Professeur - Laboratoire Kastler Brossel - Sorbonne Université, Paris

11H salle Marcel Pierre à Palaiseau

La lumière a toujours été au cœur des mesures de grande précision, et l'étude des limites associées un champ de recherche des plus actifs. Le critère de Rayleigh, par exemple, reflète comment sa nature ondulatoire, et donc la diffraction, influe sur la résolution. Ce critère se base également sur les spécificités des systèmes de détection, délivrant une image d'intensité. Une connaissance complète de l'amplitude et de la phase de la lumière permettrait, sur le principe, une résolution limitée uniquement par les fluctuations de la source lumineuse. Les fluctuations quantiques de la lumière imposent donc une limite ultime à la précision ultime des mesures.

L'optique quantique s'est ainsi développée dès lors qu'expérimentalement il a été possible de mettre en œuvre des non-linéarités optiques agissant directement sur les fluctuations quantiques, et donc la distribution spatio-temporelle des photons. Très rapidement, il a été démontré que la réalisation d'états non-classiques de la lumière permettait de repousser les limites de sensibilités des interféromètres par exemple. Depuis, ces études ont été étendues, théoriquement et expérimentalement, à tous type de mesures effectuées avec de la lumière, de l'imagerie à la spectroscopie. Que ce soit en champ faible, où il est possible de contrôler le nombre exact de photons, où en champ intense, où les fluctuations de la lumière peuvent être réduites par rapport à celle du vide, de très nombreuses applications ont vu le jours et sont au cœur des technologies quantiques.

La possibilité de réaliser des états exotiques de la lumière n'est bien entendu pas cantonnée à des applications de métrologie, l'information portée par la lumière pouvant être utilisée à des fins de communications ou même de calcul. La lumière a ainsi été utilisée pour démontrer expérimentalement les principes de bases de la mécanique quantique, et donc du traitement purement quantique de l'information. Utiliser les principes de la mesure quantique pour crypter des communications est maintenant une technologie disponible commercialement. De la même façon, des expériences pionnières ont démontré que la lumière permettait de réaliser des opérations non atteignables par un ordinateur classique. Même si le chemin vers l'ordinateur quantique reste encore long, indéniablement la lumière sera d'une façon ou d'une autre au cœur de son développement.

 

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