La notion de particule de lumière - le photon - introduite par Einstein en 1905, est difficile à concilier avec le modèle ondulatoire de la lumière, fermement établi au XIXème siècle par Young, Fresnel, Maxwell, et bien d'autres... La dualité onde-particule de Louis de Broglie reste aujourd'hui "un grand mystère", comme a pu l'écrire le grand physicien Richard Feynman. Les méthodes modernes de l'optique quantique ont permis de réaliser ce qui n'était pendant longtemps que des "expériences de pensée". On décrira quelques expériences sur la lumière qui mettent en évidence le caractère intriguant de la dualité onde-particule, aujourd'hui mise à profit dans certaines procédures de cryptographie quantique.
Mot(s) clés libre(s) : optique quantique, photon, dualité onde-particule, cryptographie quantique, Albert Einstein, Alain Aspect

La localisation d'Anderson est un phénomène quantique imaginé par Phillip Anderson il y a plus de 50 ans pour comprendre le comportements surprenant de certains matériaux désordonnés à basse température. En physique de la matière condensée, on n'a que des indications indirectes de la validité de ce modèle. En revanche, en plaçant des atomes ultra-froids dans un potentiel lumineux désordonné (champ de tavelures laser), il a été possible d'observer directement et d'étudier le phénomène, ainsi que son précurseur, la rétrodiffusion cohérente (encore appelé localisation faible). Ces expériences appartiennent au domaine très actif des simulateurs quantiques à atomes froids, où l'on vise à étudier des problèmes difficiles de matière condensée en remplaçant les électrons des solides par des atomes ultra-froids placés dans des potentiels lumineux.
Mot(s) clés libre(s) : optique quantique, dualité onde-corpuscule, mécanique ondulatoire

Le physicien Alain Aspect, directeur de recherche au Laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'optique d'Orsay, a reçu la Médaille d'or du CNRS en 2005 pour ses travaux dans le domaine de l'optique quantique et de la physique atomique. Il raconte son parcours et décrit ses travaux. Il est à l'origine d'une très célèbre expérience qui à montré la non-validité des inégalités de Bell.GénériqueAuteurs - réalisateurs: Jean-François Dars et Anne Papillault (CNRS Images). Producteur: CNRS Images. Diffuseur: CNRS Image, http://videotheque.cnrs.fr.
Mot(s) clés libre(s) : Bell, optique quantique, physique atomique

Depuis l'invention du premier laser en 1960, la diversité des lasers en couleurs, taille ou puissance n'a fait que croître. Les plus petits lasers sont si minuscules qu'on ne peut les voir qu'au microscope, les plus gros consomment autant d'électricité qu'une ville moyenne. Tous les lasers ont la faculté d'émettre des rayons d'une lumière inconnue dans la nature, qui forment de minces pinceaux d'une couleur pure, et que l'on peut concentrer sur un petit foyer. Ils exploitent la possibilité, prévue par Einstein, de multiplier les photons, qui sont les particules formant la lumière, dans un matériau bien choisi. Les caractéristiques des lasers, fort différentes de celles des lampes ordinaires, leur ont ouvert des utilisations très variées. En délivrant sa puissance de façon localisée, l'outil laser est capable de percer, découper et souder avec vitesse et précision. Il est aussi utilisé en médecine où il remplace les bistouris les plus précis et cautérise les coupures. Ce sont des lasers circulant dans des fibres optiques, fins cheveux de verres dont le réseau couvre maintenant le globe terrestre, qui transportent maintenant les conversations téléphoniques et les données sur Internet. Le laser intervient aussi dans les analyses les plus fines, en physique, en chimie ou en biologie, où il permet soit de manipuler les atomes ou les molécules individuellement, soit de véritablement déclencher et photographier des réactions chimiques ou biologiques. Il identifie les molécules qui composent l'air et beaucoup de grandes villes s'équipent de lasers spéciaux pour détecter la pollution à distance. Les sciences et techniques d'aujourd'hui vivent à l'heure du laser. Beaucoup pensent que le XXIe sera celui de l'optique, et ceci, grâce au laser.
Mot(s) clés libre(s) : absorption, amplificateur optique, cavité optique, émission stimulée, laser, lumière, onde lumineuse, optique quantique, photon, rayonnement

Nous décrirons des expériences permettant de mettre en évidence des propriétés simples et fondamentales de la physique quantique, comme l'existence de superpositions linéaires d'états, ou celle d'états "enchevêtrés" ou "intriqués". Nous montrerons ensuite comment de tels états peuvent être utilisés dans le domaine très actif de "l'information quantique", pour réaliser des dispositifs de cryptographie parfaitement sûrs, ou pour effectuer certains calculs de manière potentiellement beaucoup plus efficace qu'avec des ordinateurs usuels.
Mot(s) clés libre(s) : calcul quantique, cryptographie, équations de Maxwell, infiniment petit, interférence quantique, lumière ondulatoire, mécanique quantique, non-localité, optique quantique, photon, quantification de la lumière, superposition d'états