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Métrologie quantique
Les peignes de fréquence optiques ont récemment révolutionné la métrologie en remplaçant, par exemple, de complexes chaînes de fréquences pour permettre des mesures directes de temps et de fréquence. Fournissant une « règle graduée » en fréquence –ou un train régulier d’impulsions– d’une extraordinaire précision, ils ont permis de réaliser ces mesures avec une précision inégalée, qui approche les limites imposées par la mécanique quantique. Cependant l’étude de ces limites, que ce soit sur le plan théorique ou expérimental, reste à faire et c’est tout l’enjeu du projet FRECQUAM soutenu par l’ERC. Ce projet réunit en quelque sorte les deux moitiés du prix Nobel 2005, attribuées l’une pour les peignes de fréquence et l’autre pour l’optique quantique. À partir d’expériences modèles, comme le positionnement dans l’espace-temps, et en utilisant des techniques de contrôle de bruit et de mesures projectives introduites en optique quantique, nous nous proposons d’atteindre les limites de sensibilité imposées par la nature quantique du lien optique. Ces sensibilités, de l’ordre de la centaine de ioctosecondes (10-24s), sont prédites par la théorie de l’information et peuvent être encore améliorées en manipulant l’état quantique du peigne de fréquence utilisé dans l’expérience. Enfin, au-delà de cet objectif général, le projet devrait s’étendre à d’autres types de mesures, telles la dispersion ou la vitesse, et surtout permettre d’explorer des effets fondamentaux de physique quantique, avec en particulier des effets de relativité générale.
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O. Pinel, J. Fade, D. Braun, Pu Jian, N. Treps, C. Fabre, « Ultimate sensitivity of precision measurements with intense Gaussian quantum light : a multi-modal approach », Phys. Rev A Rapid Com.85, 010101 (2012)
T. Amri, J. Laurat, C. Fabre « Characterizing Quantum Properties of a measurement apparatus : insights from the retrodictive approach” Phys. Rev. Letters 106, 020502 (2011)
V. Delaubert, N. Treps, C. Fabre, H. Bachor, P. Réfrégier, “Quantum limits in image processing” Europhys. Letters 81 44001 (2008)
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V. Delaubert, Gao Bo, N. Treps, C. Fabre, "’Optical storage of high density information beyond the diffraction limit : a quantum study’, Phys. Rev. A 73, 013820 (2006)
V.Delaubert, N.Treps, M.Lassen, C.C.Harb, C.Fabre, P.K.Lam, H-A.Bachor, “homodyne detection as an optimal small displacement and tilt measurements”, Phys. RevA74, 053823 (2006)
