Mesure quantique non destructive répétée de la lumière : états de Fock et trajectoires quantiques

par Christine Guerlin

Thèse de doctorat en Physique quantique

Sous la direction de Jean-Michel Raimond.

Soutenue en 2007

à Paris 6 .

mots clés

• Electrodynamique quantique en cavité
• Atomes de Rydberg circulaires
• Cavité micro-onde supraconductrice
• Interférométrie de Ramsey
• Mesure quantique non destructive
• Sauts quantiques

Résumé

Les postulats de la mesure quantique, définissant une mesure Quantique Non Destructive (QND), précisent que la perturbation minimale due à une mesure sur l’objet mesuré est une simple projection de l’état. Dans notre expérience d’électrodynamique quantique en cavité, le couplage fort entre atomes de Rydberg et photons micro-onde confinés dans une cavité supraconductrice produit des états intriqués: chaque système emporte une information sur l’état de l’autre. Dans le cas désaccordé, l’effet de l’interaction entres ces deux systèmes est un déphasage du dipôle de l’atome proportionnel au nombre de photons, que l’on peut détecter par interférométrie de Ramsey. Selon ce principe, nous avons pu, grâce au long temps de vie de notre cavité, réaliser une mesure QND répétée du nombre de photons. Nous avons observé pour la première fois les sauts quantiques de la lumière, et pu suivre la projection progressive d’un champ cohérent vers des états de Fock contenant jusqu’à sept photons.

Titre traduit

Repeated quantum nondemolition measurement of light : Fock states and quantum trajectories

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