L’optique quantique désigne l'ensemble des expériences dans lesquelles la lumière ou bien l'interaction entre lumière et matière doivent être quantifiées. C'est un domaine de recherche en plein essor, à la frontière entre la mécanique quantique et l'optique.
Dans le cadre de l’optique quantique, la lumière est considérée comme constituée de photons, objets quantiques qui se comportent :
comme des corpuscules dans leurs interactions avec la matière,
et comme des ondes pour leur propagation.
La description de la dynamique des photons relève de la mécanique quantique leur mouvement est donc « décrit » à l'aide de probabilités de présence en un point donné.
La nature même de la lumière a été longtemps source de débats au sein de la communauté scientifique. Ainsi, Newton considérait la lumière comme un flux de particules, tandis que Fresnel privilégiait une approche ondulatoire. Il faut attendre l'avènement de la physique quantique, au début du , pour répondre à ce problème conceptuel.
Le premier à faire appel à la notion de photon fut Einstein pour expliquer les caractéristiques de l'effet photoélectrique , ce qui lui vaudra le prix Nobel de physique en 1921.
Ce fut encore Einstein qui introduisit un troisième mécanisme d'interaction élémentaire des photons avec la matière, à côté de l’absorption et de l’émission spontanée : l’émission stimulée, qui est à la base de l'effet laser. Les lasers ont ouvert la voie à l'holographie, autre application de l'optique quantique.
Louis de Broglie a prédit ensuite dans sa mécanique ondulatoire, que, puisque la lumière se comportait comme une particule dans ses rapports avec la matière, inversement, les particules matérielles devaient se comporter comme des ondes (les ondes de matière) dans leur propagation . Cela a été prouvé par Davisson et Germer en 1927 dans leur expérience de diffraction des électrons. Les électrons, comme les photons, relèvent donc des lois de l'optique quantique. La microscopie électronique en est ainsi une application.
La première observation d'un comportement quantique a été faite par H.
Cette page est générée automatiquement et peut contenir des informations qui ne sont pas correctes, complètes, à jour ou pertinentes par rapport à votre recherche. Il en va de même pour toutes les autres pages de ce site. Veillez à vérifier les informations auprès des sources officielles de l'EPFL.
This lecture describes advanced concepts and applications of quantum optics. It emphasizes the connection with ongoing research, and with the fast growing field of quantum technologies. The topics cov
vignette|droite|Spectre d'absorption de la TIE. En rouge avec le faisceau pompe et en bleu sans ce dernier. La transparence induite électromagnétiquement (TIE) est une non-linéarité optique cohérente qui rend un milieu spécifique transparent dans une bande spectrale étroite au sein d'une raie d'absorption. Une dispersion extrême est aussi créée dans cette « fenêtre » transparente qui permet de « ralentir la lumière ». L'observation de la TIE est basée sur l'interférence destructive des amplitudes de probabilité des transitions entre états atomiques.
Une jonction tunnel est, sous sa forme la plus simple, une mince barrière isolante entre deux électrodes conductrices. Le passage du courant se fait par effet tunnel à travers cette barrière. Pour qu'un courant tunnel soit possible l'épaisseur de cette barrière ne doit pas excéder 1 à 2 nanomètres. Les matériaux qui peuvent constituer une jonction tunnel ont des propriétés qui sont autant de différences entre les types de jonctions tunnel. L'isolant est en général un oxyde métallique, qui peut être un oxyde du métal de l'électrode ou non.
Cavity quantum electrodynamics (cavity QED) is the study of the interaction between light confined in a reflective cavity and atoms or other particles, under conditions where the quantum nature of photons is significant. It could in principle be used to construct a quantum computer. The case of a single 2-level atom in the cavity is mathematically described by the Jaynes–Cummings model, and undergoes vacuum Rabi oscillations , that is between an excited atom and photons, and a ground state atom and photons.
vignette|droite|Noms exclusifs des transitions de phase en thermodynamique. En physique, une transition de phase est la transformation physique d'un système d'une phase vers une autre, induite par la variation d'un paramètre de contrôle externe (température, champ magnétique...). Une telle transition se produit lorsque ce paramètre externe atteint une valeur seuil (ou valeur « critique »). La transformation traduit généralement un changement des propriétés de symétrie du système.
thumb|Répartition du rayonnement électromagnétique par longueur d'onde. Le rayonnement électromagnétique est une forme de transfert d'énergie linéaire. La lumière visible est un rayonnement électromagnétique, mais ne constitue qu'une petite tranche du large spectre électromagnétique. La propagation de ce rayonnement, d'une ou plusieurs particules, donne lieu à de nombreux phénomènes comme l'atténuation, l'absorption, la diffraction et la réfraction, le décalage vers le rouge, les interférences, les échos, les parasites électromagnétiques et les effets biologiques.
L'informatique quantique est le sous-domaine de l'informatique qui traite des calculateurs quantiques et des associés. La notion s'oppose à celle d'informatique dite « classique » n'utilisant que des phénomènes de physique classique, notamment de l'électricité (exemple du transistor) ou de mécanique classique (exemple historique de la machine analytique). En effet, l'informatique quantique utilise également des phénomènes de la mécanique quantique, à savoir l'intrication quantique et la superposition.
The atomic motion controls important properties of materials, such as thermal transport, phase transitions, and vibrational spectra. However, simulating the ionic dynamics is exceptionally challenging when quantum fluctuations are relevant (e.g., at low te ...
AMER PHYSICAL SOC2023
Over the past few decades, nanostructures have garnered significant attention due to their potential for embodying new physical paradigms and delivering cutting-edge technological applications. Dimensionality strongly affects the vibrational, electron-phon ...
EPFL2023
The time-resolved physical spectrum of luminescence is theoretically studied for a standard cavity quantum electrodynamics system. In contrast to the power spectrum for the steady state, the correlation functions up to the present time are crucial for the ...