Lumière sur la mécanique quantique Certaines expériences sur les particules lumineuses révèlent des propriétés exceptionnelles, telle la dualité du photon. D’autres témoignent du potentiel de miniaturisation de la photonique, en faisant ainsi une alternative crédible à l’électronique. La dualité onde/corpuscule poussée à l’extrême ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Dans une vision naïve de la mécanique quantique, un objet quantique se comporte soit comme une onde, soit comme une particule, selon le dispositif expérimental auquel il est soumis. Des chercheurs viennent pourtant d’observer des photons dans un état où les aspects ondulatoires et corpusculaires se superposent. Ceci en poussant à l’extrême le raffinement de l’expérience type permettant de sonder la dualité onde/corpuscule. Ainsi, en envoyant un photon unique dans un interféromètre, selon que ce dernier est dit ouvert ou fermé, la particule emprunte l’un ou l’autre chemin possible entre l’entrée et la sortie de l’appareillage ou bien explore les deux chemins à la fois. Dans le premier cas, on conclut que le photon se comporte comme une particule, alors que dans le second, il se révèle être une onde. En sollicitant notamment des photons intriqués, c’est-à-dire inséparables du point de vue de leurs propriétés quantiques, les chercheurs sont parvenus à créer des situations où le photon emprunte l’une ou l’autre voie, en même temps qu’il emprunte… les deux. Il se manifeste alors comme une particule doublée d’une onde. De quoi le considérer non pas comme l’une ou l’autre, mais simplement comme un objet quantique irréductible. Science novembre 2012 42 Une année avec le CNRS 2012 La photonique sur la voie de la miniaturisation La photonique remplacera peut-être demain l’électronique. À condition de réaliser avec de la lumière les fonctions de l’électronique et ce dans des dispositifs les plus compacts possibles. Dans cet objectif, un groupe de physiciens est parvenu à intégrer des excitations lumineuses particulièrement denses, appelées plasmons de surface, sur des circuits photoniques classiques par couplage avec un guide silicium. De minuscules briques élémentaires laissant envisager la réalisation de fonctions optiques dont la taille pourrait être diminuée d’un facteur 50 à 100 par rapport à l’existant. Nano Letters janvier 2012 online Atomes dans le désordre : en arrière toute ! Des atomes se propageant dans un champ de lumière désordonné perdent vite la mémoire de leur direction de propagation initiale. Mais ce n’est pas la même chose lorsque, refroidis à une température proche du zéro absolu, ils se comportent comme des ondes de matière. Des physiciens viennent de montrer que les interférences entre des ondes ayant suivi des chemins opposés se traduisent alors par une plus grande diffusion des atomes dans la direction opposée à la direction de propagation initiale. Comme si les effets quantiques se chargeaient d’annihiler quelque peu ceux du désordre. Physical Review Letters novembre 2012 Vue d’artiste du comportement de photons uniques soumis à un interféromètre fermé par une lame séparatrice quantique. Observation du pic de rétrodiffusion cohérente d’atomes ultra-froids lancé dans un potentiel désordonné. 1 0,4 0,1 0,02 0,02 0 ms pz py 0 pi 0,5 ms 1 ms 1,5 ms 2 ms 2,5 ms 0,02
RA2012
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