Enseignants : Nicolas Treps  et Samuel Deleglise (Laboratoire Kastler Brossel, SU)

Ce cours propose une introduction aux concepts de base et aux outils principaux de l’optique quantique. Il décrit ensuite un certain nombre d’applications, comme la génération d’états non-classiques de la lumière (états à un photon, états comprimés, états intriqués) et l’interaction champ-atome à l’intérieur d’une cavité optique (électrodynamique quantique en cavité).

• Qu’est-ce que la lumière ? Introduction par la description des expériences « historiques » de l’optique quantique : Newton, Einstein, Glauber, Mandel et les autres

• Quantification du champ ◦ décomposition en modes, identification des variables conjuguées, quantification ◦ rappel sur l’algèbre des a a+, ◦ opérateurs hamiltonien, quantité de mouvement, champ ◦

• Quelques états du champ : ◦ le vide et ses propriétés ; ◦ états monomodes, quadratures, relation de Heisenberg sur les quadratures, états à un photon, état de Fock, de Glauber, chats de Schrödinger, états comprimés, fonction de Wigner ◦ états multimodes, intrication, états à deux photons, états de Bell ◦

• Production des champs quantiques ◦ approche quantique de l’interaction matière-lumière : avec atome à deux niveaux, avec milieu non-linéaire du deuxième ordre ◦ émission spontanée, fluorescence paramétrique, production d’états comprimés et intriqués ◦ production déterministe ou conditionnelle d’états à un photon ◦

• Propagation et détection des champs quantiques ◦ photodétection simple, en coïncidence ◦ relations d’entrée sortie ◦ approche quantique des interférences lumineuses ◦ fluctuations d’intensité dans différents dispositifs : atténuateurs, amplificateurs ◦ détection homodyne et tomographie quantique ◦ expériences de coïncidence, expériences de Hanbury-Brown Twiss et Hong Ou Mandel

Electrodynamique quantique en cavité

• Hamiltonien de Jaynes Cummings, états « habillés »

• Emission spontanée intracavité, régimes de couplage faible et fort, facteur de Purcell

Ce cours inclut des TD et un TP

Notice Cours Optique Quantique