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Sauts quantiques de la lumière : naissance, vie et mort d’un photon
Un système microscopique observée de façon répétée saute aléatoirement et soudainement entre les états propres de la quantité mesurée. La détection de ce comportement authentiquement quantique requiert une mesure sans démolition quantique (QND), répétée fréquemment à l’échelle du temps d’évolution du système. Les sauts quantiques ont été observés sur des particules massives piégées (électrons, ions ou molécules). Cette observation est beaucoup plus délicate pour des quanta lumineux. Les photodétecteurs standard absobent en effet la lumière incidente et sont incapables de détecter deux fois le même photon. Il est donc nécessaire de disposer d’un compteur transparent, qui peut ’voir’ les photons sans les détruire. Il faut de plus stocker la lumiere pendant un temps long à l’échelle de celui de la mesure.
Nous avons réalisé une expérience qui réalise ces conditions difficiles. Nous avons observé ainsi les sauts quantiques du nombre de photons. Des photons microonde sont stockes dans une cavité pour des temps de l’ordre du dixième de seconde. Ils sont répétitivement sondés par des atomes qui ne les absorbent pas. Un interféromètre atomique mesure le déphasage du dipôle atomique induit par le champ non résonnant de la cavité. L’état atomique final révèle ainsi directement la présence d’un photon dans la cavité. Des centaines d’atomes, fortement corrélés, sortent de l’interféromètre dans le même états, jusqu’à ce qu’un saut quantique interrompe la série. Ces signaux télégraphiques enregistrent la naissance, la vie et la mort de photons individuels.
Pour plus d’information, voir l’article publié dans Nature
