Accueil du site > Equipes de recherche > Optique Quantique
Optique Quantique Paramétrique
L’équipe
Claude Fabre, Julien Laurat, Nicolas Treps
Giulia Ferrini
Alexandre Brieussel, Pu Jian, Renné Medeiros, Olivier Morin, Olivier Pinel, Roman Schmeissner, Cao Yin, Zhan Zheng
La génération de photons jumeaux à partir d’un faisceau de pompage par effet paramétrique dans un cristal non-linéaire est un des processus quantiques les plus importants en optique. Il est mis à profit dans un nombre impressionnant d’expériences d’optique quantique, aussi bien dans le régime de comptage de photons que dans celui des variables continues. Dans ce contexte, notre groupe s’intéresse plus particulièrement aux propriétés quantiques des Oscillateurs Paramétriques Optiques, ou OPOs, pour lesquels l’effet paramétrique se produit à l’intérieur d’une cavité optique résonnante pour les photons jumeaux. Un tel dispositif possède un seuil d’oscillation pour la puissance pompe, au delà duquel il se comporte en oscillateur, à la manière d’un laser, et émet deux faisceaux intenses.
Au dessous de ce seuil et si les photons jumeaux sont émis dans le même mode, l’OPO produit un état fortement comprimé, ou squeezé, c’est-à-dire dont les fluctuations quantiques de l’amplitude ou de la phase du champ électrique sont bien en dessous des fluctuations quantiques du vide.
Si les photons jumeaux sont émis dans deux modes différents, appelés signal et complémentaire, l’OPO produit un état intriqué, possédant de très fortes corrélations quantiques : il y a corrélation entre les amplitudes des champs signal et complémentaire, et anti-corrélation entre les phases de ces deux champs.
En utilisant des cavités optiques qui sont simultanément résonnantes sur un grand nombre de modes, on peut produire des effets quantiques multimodes, concernant aussi bien les modes spatiaux que temporels de la lumière.
En conditionnant les mesures de phase et d’amplitude sur la lumière produite à la détection d’un photon sur une sortie judicieuse du dispositif, on peut produire des états non-Gaussiens de la lumière, aux propriétés "encore plus quantiques" que celles des états comprimés ou intriqués.
Enfin, la réduction contrôlée des fluctuations quantiques de la lumière permet d’améliorer la sensibilité des mesures optiques, par exemple dans les mesures de déplacement spatial ou de retard temporel. Nous avons étudié le problème de la détermination de la limite quantique ultime de sensibilité de la mesure, et de la manière concrète d’atteindre cette limite. C’est le domaine de la Métrologie Quantique.
Mesures de petits déplacements à et au delà de la limite quantique standard
Nous nous intéressons au bruit quantique dans les mesures de la lumière avec des détecteurs à plusieurs pixels, comme par exemple les mesures de positionnement d’un faisceau laser avec un détecteur à quadrant. Ces études nous permettent d’améliorer la sensibilité de ces mesures, au delà de la limite quantique standard. Ce travail est fait en collaboration avec l’"Australian Center of Excellence for Quantum Atom Optics", groupe de Hans (...)
Génération et caractérisation d’états EPR en variables continues
Les récents développements de l’optique quantique en variables continues ont mis en avant le rôle essentiel joué par l’intrication. Nous nous intéressons donc à la production et à la caractérisation d’états intriqués. Pour produire de tels états, nous utilisons un Oscillateur Paramétrique Optique (OPO), auto-verrouillé en phase grâce à une solution tout-optique : l’insertion d’une lame d’onde dans la cavité de l’OPO. Cette lame introduit un (...)
Optique quantique avec des peignes de fréquence
Après les degrés de liberté de polarisation et spatiaux qui ont déjà été exploités avec succès dans notre groupe, nous considérons maintenant ceux de temps et de fréquence dans un régime encore inexploré au niveau quantique, celui du régime de trains d’impulsions femtoseconde (ou « peigne de fréquence »). Ce régime n’est pas une simple extension des précédents car, non seulement il permet, du fait des intensités mises en jeux, de produire des états quantiques nouveaux, mais il (...)
Optique quantique multimode transverse
Dans le cadre de nos études sur les différents degrés de liberté de la lumière, nous nous intéressons particulièrement aux degrés transverses, à savoir les images, qui correspondent à un grand nombre de modes. Il a ainsi été montré, par exemple, qu’il était possible de créer de l’intrication spatiale EPR entre deux images, ou d’améliorer les techniques de traitement d’images en leur superposant un état vide de la lumière, comprimé, et ayant un profil transverse (...)
