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Posté par Michel le Samedi 10/11/2007 à 00:00
Physique quantique: le couple parfait
L'électrodynamique quantique en cavité est une branche de la physique quantique qui utilise des atomes piégés entre deux miroirs (une cavité) pour les faire interagir avec des photons. Elle permet de faire progresser notre compréhension des phénomènes quantiques et constitue aujourd'hui un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) actif.

Des études précédentes ont démontré un fort couplage entre un atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est...) individuel et un photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux...) dans la cavité, de sorte que l'atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. La...) et le photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement...) forment une entité inséparable.

L'équipe de Jakob Reichel, au LKB, ajoute un nouvel ingrédient à l'électrodynamique quantique en cavité. L'expérience utilise non plus un seul mais des milliers d'atomes, ce qui renforce l'intensité du couplage. De plus, les atomes sont présents dans la cavité sous forme d'un condensat de Bose-Einstein (Un condensat de Bose-Einstein est un état de la matière formé de bosons à une température suffisamment basse, caractérisé par une fraction macroscopique...) (1), ce qui permet notamment un excellent contrôle de la position des atomes, et donc de leur couplage à la cavité. Ce résultat est une première, qui a été réalisée grâce à l'association d'un nouveau type de cavité microscopique (2) et d'une « puce à atome », laquelle miniaturise le dispositif expérimental et simplifie la production du condensat. Ces deux technologies constituent le couple parfait pour ce genre d'expérience.


Dans le cercle agrandi, deux paires de fibres (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de...) optiques forment deux cavités microscopiques.
La puce à atomes, en bas à gauche, forme l'une des parois d'une petite enceinte à vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.),
dans laquelle on crée le condensat de Bose-Einstein.
Elle permet de positionner le condensat dans la cavité entre deux fibres

Cette expérience pourrait conduire à des applications dans le domaine des communications et de l'informatique quantique (L'informatique quantique est le sous-domaine de l'informatique qui traite des ordinateurs quantiques utilisant des phénomènes de la mécanique quantique, par opposition à...).

Notes:
(1) Le condensat de Bose-Einstein est un nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la lumière qu’il...) d'atomes ultrafroids qui occupent tous l'état quantique fondamental ; sa taille est réduite à son minimum théorique.
(2) Des fibres optiques sont modelées par un laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain « light amplification by...) de puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) pour produire des surfaces de miroir (Un miroir est un objet possédant une surface suffisamment polie pour qu'une image s'y forme par réflexion et conçu à cet effet. C'est souvent une couche...) extrêmement lisses, puis sont placées face à face, à 39 micromètres de distance.


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Source: CNRS
Illustration: © Tilo STEINMETZ
 
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