De l'électronique quantique à l'optique quantique

Conférence du 16 Mars 2010 par Claude Fabre, professeur à l’Université Pierre et Marie Curie Paris VI.

L’avènement du laser est l’aboutissement d’un long processus de maturation des concepts relatifs à l’interaction entre la lumière et la matière, qui a commencé il y a plus de cent ans avec les travaux de Lorentz. A la suite des travaux d’Einstein, on s’est rendu compte qu’il était indispensable de traiter quantiquement la matière pour caractériser précisément cette interaction, d’où le nom d’ « électronique quantique » donné dans les années 50-60 à ce domaine de recherche.

Mais l’avènement du laser a relancé la problématique et les interrogations : comment concilier la nature manifestement ondulatoire de la lumière produite par un laser avec son caractère non moins manifestement quantique et corpusculaire, puisque ce sont bien des photons qui sont produits par le mécanisme d’émission stimulée à l’origine du fonctionnement du laser ?

Sous l’impulsion de R. Glauber et d’autres chercheurs, une théorie complètement quantique s’est mise progressivement en place, capable de rendre compte de manière unifiée de ces deux aspects de la lumière laser. On s’est alors rendu compte qu’il était envisageable de produire une lumière aux propriétés spécifiquement quantiques, notamment en ce qui concerne ses fluctuations et de ses corrélations.

L’électronique quantique a ainsi progressivement cédé la place à l’optique quantique. Les techniques laser ont ainsi permis de produire et d’étudier des états aux propriétés quantiques de plus en plus étranges : photons uniques, états comprimés, états intriqués, chats de Schrödinger… L’exposé retracera les grandes lignes de cette évolution, poursuivie sur plus d’un siècle, et ses perspectives.