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Succès de Serge Haroche et son équipe à l’ERC advanced Grant 2009

La transition entre quantique et classique est un problème essentiel de la physique. D’un point de vue pratique, l’information quantique cherche a maîtriser de grands systèmes quantiques pour réaliser des tâches de traitement ou de transmission de l’information irréalisables avec les machines classiques. D’un point de vue fondamental, la question est de savoir s’il existe, au delà de la décohérence due au couplage à l’environnement, d’autres mécanismes responsables de la disparition des superpositions d’états à l’échelle macroscopique. Des oscillateurs harmoniques couplés à des qubits sont des systèmes idéaux pour explorer les frontières du domaine quantique. Parmi toutes les variantes de cette situation, l’Electrodynamique quantique en cavité, couplant des atomes de Rydberg circulaires à des cavités micro-onde de très haute finesse, a développé des méthodes d’une précision et d’une sensibilité sans précédent.

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En s’appuyant sur ces avancées et sur le développement de sources déterministes d’atomes de Rydberg, DECLIC se propose d’explorer la dynamique de champs piégés dans des cavités et d’étudier leur décohérence sous tous ses aspects. Il réalisera de nouvelles méthodes de préparation d’états non-classiques avec des nombres de photons élevés, piégés dans une cavité ou partagés de façon non-locale entre deux cavités. DECLIC enregistrera l’évolution graduelle de ces états vers la classicalité et la localité. En route, il explorera des processus prometteurs, comme les marches aléatoire quantiques et des effets collectifs photoniques conduisant à une interférométrie dépassant des limites quantiques standard. Au delà d’une étude passive de la décohérence, DECLIC explorera des méthodes pour la manipuler et la contrôler, comme une rétroaction quantique conduisant le champ vers un état prédéterminé ou comme la réalisation d’environnements artificiels protégeant des états bien choisis de la décohérence. Ces expériences seront essentielles pour comprendre d’autres systèmes ’oscillateur-qubit’ explorant aussi la limite classique-quantique

Pour en savoir plus, consulter le site de l’équipe Electrodynamique des systèmes simples

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