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| Fiche détaillée | Thèses |
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| Université Pierre et Marie Curie - Paris VI (15/12/1999), Haroche Serge (Dir.) |
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| Détection sans destruction d'un seul photon. Une expérience d'électrodynamique quantique en cavité. |
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| Gilles Nogues1 |
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| Les mesures habituelles en optique détruisent les photons incidents pour convertir leur énergie en un signal détectable. Cette destruction n'est cependant pas imposée par les lois quantiques fondamentales et des stratégies de mesure quantique non-destructive ont été proposées qui permettent la mesure répétée de champs électromagnétiques. Nous présentons la détection sans absorption d'un seul photon stocké dans une cavité micro-onde supraconductrice. Nous utilisons à cette fin des atomes de Rydberg circulaires, très fortement couplés au champ. Durant son interaction avec le mode de la cavité, un atome est capable d'absorber un photon puis de le réémettre. Il s'agit des oscillations de Rabi quantiques. À la fin de ce cycle absorption--émission, le photon est encore présent dans la cavité mais le système atome--champ a gardé une trace de son évolution dans la phase de sa fonction d'onde qui a tourné de 180°. Nous détectons ce déphasage grâce à un dispositif d'interférométrie atomique. Un ensemble d'expériences permet de prouver les corrélations entre l'atome et l'état du champ et le caractère non-destructif de la mesure. Une analyse précise des performances du dispositif et de ses applications possibles pour l'optique quantique est menée. |
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| 1 : | LKB (Lhomond) - Laboratoire Kastler Brossel |
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| mesure quantique – mesure quantique non-destructive – optique quantique – électrodynamique quantique en cavité – atomes de Rydberg – cavité supraconductrice – interférométrie atomique |
| Usual measurements in optics destroy the incoming photons and convert their energy into a measurable signal. However, this destruction is not recquired by fundamental quantum laws and quantum nondemolition strategies have been proposed. They allow for repeated measurements of electromagnetic fields. In this work, we observed, for the first time, a single photon stored in a superconducting cavity without destroying it. In this experiment, we use circular Rydberg atoms which are strongly coupled to the field. During its interaction with the cavity mode, a single atom is able to absorb and reemit a single photon. This phenomenon is the well-known quantum Rabi oscillation. At the end this absorption--emission cycle, the photon is still in the cavity. However, the atom--field system keeps a track of its past evolution in the phase of its wavefunction, which changed by 180°. This phase-shift can be detected by atomic interferometry. We performed experiments wich show that we can correlate the atomic state to the field state, and that this process is non-destructive. The performances of our setup are analyzed and its possible applications to quantum optics are discussed. |
| tel-00001864, version 1 | |
| http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00001864 | |
| oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00001864 | |
| Contributeur : Gilles NOGUES | |
| Soumis le : Jeudi 24 Octobre 2002, 09:14:41 | |
| Dernière modification le : Samedi 21 Janvier 2006, 20:54:22 | |
