Conférence de Serge Haroche, Collège de France et École normale supérieure, Paris intitulée : Jongler avec des photons dans une boîte pour explorer le monde quantique

Résumé:

Depuis l'article fondateur d'Einstein sur l'effet photoélectrique de 1905, nous savons que la lumière, connue depuis Maxwell comme une onde électromagnétique, est aussi composée de particules élémentaires ou quanta : les photons. Cet étrange dualisme onde-particule a ouvert la voie à la théorie quantique et révolutionné la physique. Lorsqu'ils discutaient entre eux des concepts quantiques qui sont si contraires à notre intuition classique, les pères de la théorie – notamment Einstein, Bohr et Schrödinger - décrivaient des « expériences de pensée » dans lesquelles ils s'imaginaient manipulant librement des photons, des électrons ou des atomes et observant leur comportement bizarre. Ils croyaient cependant qu'il serait à jamais impossible de réaliser effectivement ces expériences idéales en laboratoire. Pour effectuer de telles expériences avec des photons, il faut en particulier surmonter une grande difficulté liée à l'extrême fragilité de ces particules de lumière qui sont généralement détruites dès qu'elles sont détectées. Les progrès technologiques ont récemment changé cette situation et permis de manipuler des photons de façons qui semblaient auparavant hors de portée. Je décrirai cette aventure et montrerai comment nous avons construit une « boîte à photons » où, sans les détruire, nous pouvons compter les quanta de la lumière à la manière de billes dans un sac. Nous avons aussi pu « façonner » des états étranges de lumière emprisonnée dans notre boîte à photons et y produire des versions de laboratoire du célèbre chat de Schrödinger, que le physicien autrichien imaginait dans une superposition d'états simultanément « mort » et « vivant ». Dans le cas qui nous occupe, le « chat » est composé de photons au lieu d'atomes, et il est maintenu « à mi-chemin » entre deux états que les physiciens classiques estimeraient incompatibles. L'étude de ce comportement étrange nous permet de comprendre les lois quantiques et d'apprendre à exploiter des processus que nous espérons pouvoir utiliser un jour pour mettre au point de nouvelles technologies susceptibles d'améliorer la précision de certaines mesures, la confidentialité des communications ou la puissance des simulations informatiques. 

Cette conférence est donnée dans le cadre du congrès de l'Association canadienne des physiciens et des physiciennes qui se tient du 27 ou 31 mai 2013.

Olivier J.F. Martin, Laboratoire de Nanophotonique et Métrologie, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Lausanne, Suisse

Le concept d'antenne est extrêmement bien développé aux fréquences radio, pour lesquelles quantités de géométries aux dimensions de l'ordre du centimètre sont utilisées. Ces dix dernières années, les progrès importants réalisés dans les nanotechnologies ont permis de traduire le concept d'antenne à l'échelle nanométrique pour l'utiliser aux fréquences optiques. Alors que certaines de ces nanostructures sont l'équivalent exact des antennes utilisées aux fréquences radio, d'autres permettent d'explorer de nouveaux phénomènes physiques qui n'ont lieu que dans le monde nanoscopique. Dans cette présentation, je passerai tout d'abord en revue les principes de fonctionnement des antennes optiques ainsi que leur fabrication. Je décrirai ensuite trois expériences dans lesquelles ces antennes sont utilisées: le piégeage optique à l'échelle du nanomètre, l'exaltation Raman sélective permettant de mettre en évidence des lignes spécifiques du spectre Raman et la génération de secondes harmoniques avec des antennes à double résonances. Alors que ces deux expériences utilisent des antennes nanofabriquées en or, je terminerai en évoquant des expériences récentes où des nanostructures en aluminium et en argent sont utilisées pour exalter des phénomènes non-linéaires, telle la génération de secondes harmoniques.

Site web du groupe du Prof. Martin's

Cette conférence est présentée par le RQMP Versant Nord du Département de physique de l'Université de Montréal et le Département de génie physique de Polytechnique Montréal.

Andi Petculescu, Department of Physics, University of Louisiana at Lafayette, Lafayette, LA 70504-4210, USA

Molecular acoustics studies the effects of molecular relaxation on sound propagation in fluids. The field was effectively started by Lev Landau and Edward Teller in 1936 in a paper describing the relationship between intermolecular energy transfer and intrinsic absorption and dispersion of sound, via relaxational processes.

In this presentation I will review the basics of molecular acoustics and present a first-principles model predicting the complex acoustic wavenumber in polyatomic gases. Then I will discuss applications in two fields: quantitative sonic gas analysis and sound propagation in planetary atmospheres. It has long been a ``mantra'' of acoustic gas sensing that one can only use acoustic methods to measure the mean molecular weight of a gas mixture. We have shown that, if one measures the acoustic absorption beside sound speed, one can perform quantitative sensing i.e. infer the nature of the molecules. On the planetary science front, most planetary exploration missions have been 'deaf,' with a few notable exceptions. However, acoustics offers many benefits to understanding alien environments. I will present our latest results of predicting sound propagation on Titan and, time-permitting, preliminary data for Mars and Venus.

Site web du groupe du Prof. Petculescu's

Cette conférence est présentée par le RQMP Versant Nord du Département de physique de l'Université de Montréal et le Département de génie physique de Polytechnique Montréal.