Le Nobel de physique pour l’optique quantique

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9 oct 2012 8h51

STOCKHOLM – Le prix Nobel de physique 2012 a été attribué mardi à l’Américain David Wineland et au Français Serge Haroche pour leurs travaux sur les interactions entre la lumière et la matière.

Les deux hommes, tous deux âgés de 68 ans, ont ouvert de nouvelles perspectives d’expérimentation en physique quantique en démontrant qu’il était possible d’observer des particules individuelles sans les détruire. Ces travaux fournissent des éléments clefs pour concevoir un jour un ordinateur extrêmement puissant basé sur les lois de la physique quantique, a souligné l’Assemblée des Nobel.

Avec son équipe du laboratoire Kastler Brossel (CNRS/ENS/Collège de France) à Paris, Serge Haroche a mis au point un piège à photons. Cette « bonte », ou cavité, est composée de miroirs ultra-réfléchissants, refroidis à près de -273C, et permet ainsi de conserver un nombre déterminé de photons, de les compter et de les étudier.

« Les expériences qui ont débouché sur ce projet ont été imaginées 20 ans plus ttt » a expliqué Serge Haroche à l’Associated Press.

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De son ctté, l’Américain David Wineland, du NIST (National Institute of Standards and Technology) et de l’Université du Colorado, a conçu des pièges à ions – des atomes qui possèdent une charge électrique. Wineland utilise des champs électriques pour suspendre ces atomes dans le vide et les refroidit avec des lasers.

Ces tactiques subtiles sont nécessaires dans le monde étrange de la physique quantique où évoluent ces chercheurs. Dans ce domaine de la physique, un objet -un photon par exemple- peut exister dans plusieurs états différents à la fois. Cependant le fait de l’observer ou de le mesurer lui fait perdre cette propriété quantique et le contraint à choisir l’un des états.

Ce concept est décrit par l’expérience du chat de Shrvdinger: enfermé dans une bonte, le chat est à la fois mort et vivant. Si un observateur ouvre le couvercle, il verra soit un chat mort, soit un chat vivant.

Grâce aux dispositifs expérimentaux développés par Serge Haroche et David Wineland, ces bizarreries quantiques peuvent désormais être observées.

Ces travaux fondamentaux apportent des éléments essentiels à la conception d’un futur ordinateur quantique. D’ores et déjà, ces recherches ont permis d’améliorer la précision des horloges optiques, qui pourraient à terme remplacer les horloges atomiques qui servent aujourd’hui à définir la seconde de référence depuis les années 70.

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Serge Haroche, né en 1944 à Casablanca (Maroc), oncle du chanteur Raphaël, dirige le groupe d’électrodynamique des systèmes simples au sein du laboratoire Kastler Brossel (Ecole normale supérieure/Université Pierre et Marie Curie/CNRS/Collège de France). Il est professeur au Collège de France depuis 2001.

Médaille d’or du CNRS en 2009, Serge Haroche est le cinquième physicien français à recevoir un prix Nobel en onze ans seulement. Il succède à Pierre-Gilles de Gennes en 1991, Georges Charpak en 1992, Claude Cohen-Tannoudji (son directeur de thèse) en 1997 et enfin Albert Fert en 2007.

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