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Information et optique quantique

Le laboratoire Kastler Brossel participe activement à l’essor de l’optique et de l’information quantiques. Après avoir été l’un des initiateurs de l’électrodynamique quantique en cavité et l’un des premiers à produire des états non-classiques du rayonnement électromagnétique, il mène aujourd’hui de nombreux travaux pionniers dans ces domaines.

L’axe Information et Optique Quantique regroupe ainsi quatre équipes qui s’intéressent à différents aspects liés aux concepts fondamentaux de la mécanique quantique et aux conséquences des fluctuations quantiques. Parmi les thèmes abordés, on peut citer les mesures idéales et non destructives, l’intrication et la décohérence, la génération d’états non classiques et les limites de sensibilité dans les mesures, les mémoires quantiques et dispositifs pour l’information quantique, la force de Casimir, ou encore l’interface entre fluctuations quantiques et théorie de la relativité.

Ces études sont réalisées à l’aide de systèmes modèles variés : atomes de Rydberg couplés à des champs micro-ondes, atomes froids, puces à atomes, micro-cavités, oscillateurs paramétriques optiques, micro-résonateurs mécaniques couplés au vide du rayonnement ou à des faisceaux laser intenses.

L’équipe Electrodynamique quantique en cavité réalise des mesures idéales sans démolition quantique par couplage entre atomes de Rydberg et cavité micro-onde. Ce couplage permet également de fabriquer expérimentalement des "chats de Schrödinger", d’étudier leur décohérence, et de réaliser des prototypes de systèmes de traitement de l’information quantique.

L’équipe Optique quantique s’intéresse à la génération d’états quantiques du rayonnement et à l’étude des limites de sensibilité dans les mesures optiques et les systèmes optiques ayant de très nombreux degrés de liberté, spatiaux ou temporels (optique quantique multimode). La manipulation des fluctuations quantiques de la lumière, en générant des corrélations quantiques et des états intriqués, permet de réaliser des mémoires pour stocker l’information quantique. Le groupe s’intéresse également à des sujets à l’interface avec la physique de la matière condensée, tels que les gaz quantiques de polaritons dans les micro-cavités semiconductrices, et la production de photons uniques ou intriqués avec des nano-cristaux semiconducteurs.

L’équipe Mesure et bruits fondamentaux étudie les effets quantiques de la pression de radiation et l’intrication par couplage optomécanique entre la lumière et un micro-résonateur mécanique. Au-delà de la compréhension des limites quantiques dans les mesures optiques, ces études ont des applications dans les dispositifs ultrasensibles tels que les antennes gravitationnelles et pour l’observation des fluctuations quantiques d’un résonateur mécanique macroscopique.

L’équipe Fluctuations quantiques et relativité s’intéresse aux effets des fluctuations quantiques et thermiques sur les systèmes mécaniques, en particulier par l’étude des forces de Casimir dans des géométries non triviales. Elle étudie également les liens entre fluctuations quantiques et gravitation, et la frontière entre mondes classique et quantique.

Liste des équipes de recherche :

Ces réunions ont pour rôle d’animer la vie scientifique de l’axe avec des exposés sur l’actualité. Elles sont l’occasion de partager des idées, des concepts, des outils qui peuvent être utiles à plusieurs équipes, ou de proposer un séminaire d’une personne extérieure en visite au laboratoire, dans un cadre plus large que les séminaires d’une seule équipe.

- 4 septembre 2012 à 11h00, salle de réunion 1323-210 à Jussieu, séminaire de Neil V. Corzo Trejo (Joint Quantum Institute, Univ. of Maryland and NIST), Multi-spatial-mode phase sensitive amplifier

- 20 juillet 2012 à 11h00, salle de réunion 1323-210 à Jussieu, séminaire de Robin Stevenson (ANU, Australie), Single photon production with RASE

- 12 juillet 2012 à 11h00, salle E244 (Conf IV) à Lhomond, séminaire de Noriaki Horiuchi (Associate Editor, Nature Photonics), Review procedures in Nature Photonics

- 26 juin 2012 à 11h00, salle de réunion 1323-210 à Jussieu, séminaire de R. Bennett (Department of Physics and Astronomy, University of Sussex), Magnetic moment of an electron near a dispersive surface

- 26 mars 2012 à 14h00, salle de réunion 1323-210 à Jussieu, séminaire de J.W.R. Tabosa (Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Bresil), Nonlinear optics in coherently prepared atomic systems

- 17 janvier 2012 à 11h00, salle de réunion 1323-210 à Jussieu, séminaire de José Rios Leite (Departamento de Fisica, Universidade Federal de Pernambuco Recife, Bresil), Deterministic optical rogue waves

- 5 janvier 2012 à 11h00, salle de réunion 1323-210 à Jussieu, séminaire de Paulo Maia Neto (Instituto de Fisica UFRJ, Rio de Janeiro), Electrostatic patch effect in Casimir force measurements

- 9 décembre 2011 à 10h45, salle de réunion 1323-210 à Jussieu, séminaire de Ben Dixon (University of Rochester), Quantum Imaging and Information

- 29 novembre 2011 à 11h, salle de réunion 1323-210 à Jussieu, séminaire de Marco Barbieri (Ultrafast Group at the University of Oxford), Mesures généralisées de qubits photoniques

- 21 octobre 2011 à 11h, salle de réunion 1323-210 à Jussieu, séminaire de Ng Hui Khoon (Center for Quantum Technologies, Singapore), Long-lived qubits in atomic systems

- 8 septembre 2011 à 11h, salle de réunion 1323-210 à Jussieu, séminaire de Iacopo Carusotto (Trento), Daniele Faccio et Eitan Abraham (Edimburgh), Optics in non-stationary media : from Hawking radiation to the dynamical Casimir effect

- 2 décembre 2010 à 11h, nouvelle salle de réunion à Jussieu, tour 23-13, 2ème étage, salle 210, séminaire de Ryan Behunin (Theoretical Division, Los Alamos National Laboratory, USA), Nonequilibrium Atom-Surface Forces

- 8 octobre 2010 à 11h, nouvelle salle de réunion à Jussieu, tour 23-13, 2ème étage, séminaire d’Alexandre Patrick McCauley (Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology), Numerical Computation of Casimir Forces : Methods and Applications

- 17 février 2010 à 14h, bibliothèque Jussieu, réunion sur la génération d’états de Fock de la lumière par des méthodes de contrôle quantique, par Igor Dotsenko (post-doctorant dans l’équipe Electrodynamique quantique en cavité)

- 18 septembre 2009 à 15h, bibliothèque Jussieu, séminaire de Paul Lett (NIST, Gaithersburg, USA), Quantum imaging with light from four-wave mixing

- 26 juin 2009 à 11h, séminaire de Daniel Felinto (Dpt Physique Recife, Brazil), Interaction of frequency combs with atomic systems

- 22 juin 2009 à 14h, séminaire de Hans A. Bachor (ARC CoE for Quantum-Atom Optics), Spatial multimode entanglement

- 11 juin 2009 à 11h, Alberto Amo (équipe Optique Quantique) : superfluidité des polaritons dans les microcavités supraconductrices

- 26 mars 2009 à 11h, séminaire de Gert-Ludwig Ingold (Institut für Physik, Universität Augsburg), L’effet Casimir thermique : un mode porté disparu

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