Responsable : Alexei Ourjoumtsev

Équipe : Nicolas Vitrant, Kilian Müller

Recherche

1Les travaux de l’équipe « Photonique quantique » sont axés sur l’ingénierie quantique de la lumière. Nous nous intéressons en particulier aux mécanismes permettant à un photon de changer de manière contrôlée et déterministe l’état d’un autre. L’approche que nous explorons actuellement consiste à injecter les photons dans un gaz d’atomes froids, de les utiliser pour exciter les atomes vers des états quantiques où ces atomes interagissent fortement, puis d’inverser le processus et de réémettre les photons dans des états bien contrôlés gardant la trace de ces interactions.

2Ce système sera notamment utilisé pour mesurer des grandeurs physiques inaccessibles aux détecteurs optiques traditionnels et pour créer de manière déterministe des états intriqués complexes de la lumière permettant d’améliorer la sensibilité des mesures optiques au-delà de la limite classique. Il donnera également accès à un régime encore inexploré où les photons forment un fluide quantique fortement corrélé, permettant de simuler en temps réel et à l’échelle des particules uniques des effets topologiques non triviaux se produisant dans des systèmes de matière condensée.

3Pour fonctionner efficacement, ce système utilisera des techniques expérimentales nouvelles. Nous travaillons actuellement sur un système optique ultra-compact permettant de piéger, de manipuler et d’imager un petit nuage d’atomes avec une résolution de ~1µm. En collaboration avec l’équipe de Sylvain Gigan au LKB ENS, nous essayons de transposer des méthodes développées dans le cadre de l’imagerie biomédicale pour remplacer un système d’imagerie « traditionnel », établi sur un ensemble de lentilles dont l’encombrement serait incompatible avec notre système expérimental, par une fibre optique multimode à grande ouverture numérique, en utilisant des techniques d’optique adaptative pour corriger les déformations du front d’onde induites lors de la propagation dans la fibre.