 – Je vais reprendre là où Jean-Michel a laissé son exposé et ça va continuer à être un exposé largement expérimental. Je voudrais faire deux remarques d'abord par rapport à l'exposé de Jean-Michel. Il a montré la boîte à photon et il a fait l'analogie de cette expérience de boîte à photon où on pèse, en pesant la boîte on compte un nombre de photons et l'analogie va même plus loin que ça, je sais pas si vous avez remarqué que dans un coin de cette boîte à photon il y a une horloge. L'horloge était là dans l'expérience pour déterminer l'instant où on laisse le photon s'échapper et dans notre expérience il y a également une horloge et l'horloge, Jean-Michel a montré l'horloge, c'est l'horloge atomique, c'est l'atome de Riedberg et avec cet atome de Riedberg on s'est mesuré et observé l'instant où les photons sortent de la cavité donc il y a vraiment une analogie assez profonde entre l'expérience de pensée et l'expérience qu'on réalise. Le deuxième remarque que je voudrais faire, il y a toujours différentes façons d'interproéter ou d'expliquer une expérience, il a dans l'expérience de quantum feedback finalement ce qu'on fait c'est qu'on injecte un nombre de photons donné dans la cavité puis on le stabilise à ce nombre de photons et ce système c'est un mazer, les atomes qui émettent des photons dans la cavité c'est la même chose que les atomes qui dans le mazer à monniac de Towns émettent des photons mais c'est un mazer très spécial qui émet un champ quantique et un nombre de photons bien éfinis et un mazer dans lequel le nombre de photons est stabilisé c'est à dire que c'est un mazer qui fonctionne en émettant un champ qui n'a plus aucune fluctuation et j'ai insisté là dessus parce qu'il se trouve que l'inventeur du mazer Charles Towns est mort avant-hier et donc je voulais qu'on rappelle sa mémoire c'est vraiment le père fondateur de toute la physique atomique du 20e siècle puisque c'est grâce au mazer et ensuite au lazer que toutes les expériences on tombe on vous parle en optique quantique, en physique atomique on peut être réalisé et il a vraiment couvert toute cette période puisque il est né il y a 100 ans Towns était né en 1915 et donc il avait presque 100 ans quand il est mort donc je vais vous parler du même type de la même expérience finalement que Jean-Michel mais l'aborder, aborder ses expériences sous un angle différent il m'intéressait à un aspect qui était déjà présent d'ailleurs dans les expériences que Jean-Michel n'a pas parlé, qui est l'aspect d'intrication est-ce qu'on peut se servir de ces expériences pour intriquer entre l'atome et le champ ou intriquer des atomes entre eux qui ont interagis successivement avec le champ et donc je vais me focaliser là dessus et un de ces exemples d'expérience d'intrication c'est précisément la préparation et l'étude d'un château de la guerre donc je vais commencer par parler en général de l'intrication dans ces expériences ensuite je vais montrer comment on peut préparer et reconstruire un chat de chaud d'une guerre de lumière et comment est-ce qu'on peut étudier la décohérence de ce chat et vérifier que cette décohérence obéit à la théorie de la décohérence simple telle qu'elle avait été établie dans les années 80 et enfin je dirais quelques mots de la généralisation de ces expériences à l'électrodynamique des circuits c'est-à-dire des expériences dans lesquelles on remplace les atomes réels par des atomes artificiels qui sont des systèmes quantiques constitués de petites jonctions josephson qui interagissent avec des radiofréquences et donc le formalisme mathématique la théorie est très voisine mais ces systèmes comme on le verra ont des avantages par rapport à nos atomes de Riedberg qui volent à travers la qualité et il est évident qu'on ne fera pas d'ordinateur avec ces atomes de Riedberg volant à travers la qualité je ne sais pas si on les fera avec ces atomes artificiels mais enfin on a au moins un système qui est plus réaliste et qui est plus souple et qui permet d'aller beaucoup plus loin que ce qu'on a fait jusqu'à présent ces expériences et on verra les inconvénients et les avantages de ces deux types de systèmes donc je vais commencer par les expériences d'intrication en électrodynamique en qualité et la différence par rapport aux expériences qu'a décrite Jean-Michel c'est que là je vais m'intéresser dans cette partie à des interactions raisonnantes entre l'atome et le chien que la plupart des expériences décrites par Jean-Michel étaient des interactions dispersives dans les cas d'il y avait donc un désaccord de fréquence entre les deux systèmes alors qu'est-ce qui se passe dans le cas raisonnant d'abord je rappelle le système lui-même ce sont ces deux miroirs très bien polis et recouverts de niobium un atome de Riedberg dont il a décrit les propriétés donc un atome de très grande dimension qui interagit avec un champ constitué de un ou de quelques photons dans une cavité ou de superposition de nombre de photons différents la cavité a des propriétés remarquables une autre façon de dire ce qu'a dit Jean-Michel tout à l'heure c'est que la lumière rebondit plus d'un milliard de fois sur ces miroirs ça veut dire quoi ça veut dire que si vous mettez un atome à l'intérieur les images de l'atome à travers les miroirs de la cavité il y en a un milliard donc si vous comparez ça aux qualités par exemple des miroirs que vous avez dans un ascenseur vous voyez peut-être 20 ou 30 réflexions de vous-même avec des miroirs comme ceux-là vous verriez la population de la Chine à partir d'une seule personne donc ça vous indique que la cavité est bonne et entre la Chine et... non je crois que c'est plutôt la Chine parce que c'est plus qu'un milliard et la lumière parcourt 40 000 km repliés donc plus d'un dixième de seconde dans les meilleures cavités que nous avons réalisées et donc comme Jean-Michel vous l'a dit en fait des centaines d'atomes peuvent traverser la cavité en tant qu'elle est relaxée notablement et ce sont ces atomes qui emportent l'information sur le système en particulier comme l'a montré Jean-Michel sur les atomes qui emportent l'information sur le champ piégé dans la cavité et avec cela donc on peut faire de l'intrication entre l'atome et le champ et de l'intrication entre atomes et je vais d'abord vous montrer le principe de ces expériences qu'on a réalisées un peu avant les expériences à part les Jean-Michel parce qu'en fait on les réalisait c'est une version de notre cavité qui avait un facteur de surtention de qualité moins bon on n'avait pas besoin pour les expériences dont je vous parlais au début d'avoir des milliers d'atomes traversant la cavité avant qu'elle est relaxée il suffisait qu'on en ait quelques-uns donc quel est le principe de l'intrication à tomes cavité le schéma est très simple l'atome rentre dans une cavité vide il est dans l'état excité E donc l'état initial c'est E0 au bout de 100 ans l'atome émet un photon c'est un système de niveau couplé à tomes excité E0 photon à tomes dans l'état du bas avec un photon et si la relaxation est faible si on peut négliger la perte de photons en fait on a un système à deux niveaux et le système aussi entre les deux c'est à dire qu'au bout d'un temps un temps double l'atome va absorber le photon qui est initialement émis et revenir dans l'état E0 et la période de ce phénomène ça s'appelle dans le jargon d'optique quantique l'ossiation de rabis du vide l'ossiation est un autre système pour fixer les ordres de grandeur la fréquence de cette évolution de 50 kHz et c'est une fréquence qui est très élevée qui est rendue possible sa valeur est grande parce que, comme l'a dit Jean-Michel le dipole électrique de ces atomes est très grand alors pour anticiper par rapport à ce que je dirais à la fin lorsqu'on fait ces expériences avec des atomes artificiels avec ces circuits Josephson c'est plus grand et l'ossiation de rabis ne va pas se faire avec des fréquences de 50 kHz plutôt 50-100 MHz et donc les phénomènes vont aller beaucoup plus vite et on va pouvoir faire des opérations quantiques d'intrigation plus rapide donc de façon générale ce qui se passe c'est que en monatant arbitraire on prépare une superposition linéaire des états E0 et G1 avec des poids, des amplitudes de poabilité qui sont des fonctions d'un minus omega t sur 2 donc si on fixe le temps d'interaction on peut préparer une superposition arbitraire des états E0 et G1 et en particulier si on attend un temps qui correspond à omega t égal p sur 2 si on fait une impulsion p sur 2 d'ossiation de rabis dans le vide on prépare à poids égaux les états E0 et G1 et on réalise donc une intrigation entre l'atome et le photon parce que a priori l'atome sort de la qualité donc et on peut le mesurer nous nous le mesurons à quelques 5 ou 10 cm en aval mais on pourrait en principe mesurer des kilomètres en aval et les deux systèmes sont intrigués l'atome est dans un état et le champ contient 0 ou 1 photon et on peut jouer tous les jeux des inégalités de bel avec ce système si on détecte l'atome dans un niveau on projette le champ dans l'état de photon correspondant on peut également avant de mesurer préparer une superposition détecter en fait une superposition des états E et G il suffit d'appliquer une impulsion avant la détection par ionisation et donc si on détecte une superposition des états E et G on va projeter dans la cavité une superposition des états 0 et 1 et donc on peut en fait jouer tous les jeux subtils que l'on peut faire lorsqu'on fait des expériences de type inégalités de bel alors là il s'agit d'intrigation de l'atome et le champ on peut également intriquer deux atomes qui traversent la cavité successivement pour le premier atome on fait exactement ce que j'ai déjà dit c'est-à-dire que le premier atome est envoyé dans la cavité et on réalise avec le premier atome une impulsion p sur 2 donc on intrique après donc la première phase de l'expérience l'atome avec le champ on réalise la superposition E0 plus G1 et puis on envoie un deuxième atome donc il est un peu caché ici en l'état du bas de la transition dans l'état G et donc il va rentrer dans un système qui est dans cette superposition d'état et pour le deuxième atome on fixe l'ossiation de rabis deux fois plus long on réalise donc une impulsion de rabis d'anglepi omega t égalpi ça veut dire que avec une probabilité 1 l'atome va absorber le photon s'il y en a un dans la cavité et donc il va emporter le photon en enantant dans la cavité et la cavité va se retrouver vide mais les deux atomes vont être intriqués une superposition EG plus GE en d'autres termes dans cette expérience la cavité a servi de catalyseur pour intriquer les deux atomes qui se sont qui ont traversé de la cavité successive donc on peut procéder de cette façon là et on peut multiplier aller avec des nombres d'atomes plus grands on fait en quelque sorte une espèce de tricotage en utilisant des impulsions de rabis alors comment est-ce qu'on varie le temps d'interaction il y a deux façons de varier le temps d'interaction c'est de jouer sur la vitesse des atomes qui traversent la cavité en un temps donné mais une façon qui est plus facile expérimentalement ça consiste à garder une vitesse fixe mais à appliquer entre les miroirs de la cavité un petit champ électrique qui par effet stark va désaccorder brutalement à un instant donné les atomes de la cavité et si le désaccord est assez grand ça revient à découpler les atomes de la cavité à un instant donné et donc à établir l'interaction pendant un temps bien déterminé pour faire cela il faut connaître exactement l'histoire de l'atome c'est à dire qu'à un instant il a été créé et sa vitesse pour savoir quand est-ce qu'il rentre dans la cavité mais tout ça c'est fait par des méthodes qui ont été décrites par Jean-Michel dans son papier dans sa présentation alors en fait tout ce qu'on décrit là c'est basé sur l'ossiation de rabis et au début de nos expériences nous avons enregistré des courbes d'ossiation de rabis cette courbe représente la probabilité pour que l'atome soit détecté dans l'état eux en fonction du temps d'interaction avec le champ dans la cavité et c'est évidemment ces points experimentaux sont obtenus par des moyennages on a beaucoup insisté tout à l'heure sur la différence entre une trajectoire unique et une moyenne ici il s'agit de probabilité donc on enregistre cette courbe d'ossiation de rabis en réalisant donc une moyenne correspondant à on recommence la même expérience pour un grand nombre de fois et on mesure experimentément la probabilité de trouver l'atome dans eux ou dans G alors je montre cette courbe pour bien montrer qu'il y a différents impulsions de rabis qui sont importantes et intéressantes pour l'expérience la première c'est ce qu'on appelle l'impulsion P sur 2 vous voyez que dans le cas d'une impulsion P sur 2 on réalise une superposition à poids égaux des états E0 et G1 si on double le temps de l'interaction et bien on se retrouve en ce point ici le système bascule de 0 vers G1 et donc on réalise les opérations que vous voyez en haut que vous voyez en haut E0 dans le G1, G1 dans le G0 G0 bien sûr donne G0 si il n'y a pas de photons si l'atome dans l'état du bas il ne se passe rien et vous voyez que si vous préparer l'état E plus G en présence du vide c'est à dire que vous transférez en fait une superposition atomique en une superposition d'état du champ donc vous pouvez réaliser une espèce de mémoire dans lequel l'état du champ stocke pendant un certain temps la superposition atomique et ensuite avec un autre atome vous pourrez la lire et remettre la superposition dans l'état du champ en faisant l'opération inverse donc nous avons fait des expériences de cette façon alors une autre impulsion de rabis qui est intéressante c'est l'impulsion de P alors a priori vous pouvez penser que l'impulsion de P ne fait rien puisque on revient dans l'état initial mais comme vous savez la rotation de 2 P d'un spin en demi ça change la phase de l'état c'est également lié à la phase de bérit si vous voulez mais le résultat est suivant l'état E0 va donner moins E0 l'état G1 va donner moins G1 et bien sûr G0 donne toujours G0 et donc si vous focalisez sur la partie que j'ai encadrée ici vous voyez que si l'état est dans l'état G suivant qu'il y a 0 ou 1 photon la phase de l'état va changer ou non et donc si vous mesurez la phase de l'état vous allez savoir s'il y a 0 ou 1 photon dans la cavité sans le changer et donc ça c'est une autre façon de mesurer de façon non destructive l'état du champ qui est différente de celle que décrivé Jean-Michel Jean-Michel a décrit une méthode dispersive ici nous avons une méthode résonante mais elle est limitée au fait qu'on ne peut détecter que 0 ou 1 photon si vous allez à 1 à 2 photons vous allez avoir un facteur racine de 2 dans l'association de rabis et vous pourrez plus faire ça et c'est d'ailleurs la raison pour laquelle notre première expérience de mesure non destructive des photons a été faite de cette façon-là et je reviendrai dans un moment donc vous voyez que les impulsions de rabis pis sur 2, pis et 2 pis sont 3 éléments essentiels 3 opérations en fait ce sont des rotations du système à 2 niveaux donc ce sont des opérations unitaires qui permettent de manipuler l'état de l'atome ou l'état du champ de façon déterministe et je vous montrerai un dernier exemple de ça dans un moment alors pour que les expériences deviennent un peu plus subtiles et pour augmenter les possibilités on peut associer ces oscillations de rabis résonantes avec l'interfermette de Ramsey dont Jean-Michel vous a décrit je vous rappelle comment il est constitué la cavité qui interagit de façon résonante ou dispersive avec les photons est ici les atomes sont préparés dans cette boîte et traversent la cavité en 1 sont détectés par ionisation de l'achat électrique ici et les deux zones de Ramsey permettent de faire des impulsions pis sur 2 la deuxième impulsion étant déphasée de la première par un angle variable dont l'expérimentateur dispose il peut changer à volonté donc il faut distinguer comme Jean-Michel l'a dit l'interaction quantique avec le champ dans la cavité ici avec les impulsions on peut être considéré comme des opérations classiques le champ en question ici est un champ classique il y a différentes façons de le voir on peut dire que c'est un champ qui contient beaucoup de photons et à ce moment là on peut le décrire classiquement c'est un champ qui contient peu de photons mais avec un facteur de qualité de la cavité très mauvais donc la phase du champ est renouvelée constamment et le comportement du champ est complètement classique ça peut être montré théoriquement donc ce qui se passe dans ce cas-là c'est que si on mesure la probabilité de trouver l'atome dans un niveau ou dans l'autre en fonction du défasage ou en fonction de ce qui revient au même de la fréquence appliquée dans les zones de Rapset on obtient des oscillations comme celle-là en fait ce sont ces oscillations cette fonction sinusoidale qui dans le cadre des expériences décrites par Jean-Michel qui était exploité pour la mesure QND mais ces franges peuvent être utilisées comme on va la voir de façon différente et elle donne donc une information importante sur l'évolution du système dans la cavité en fait la phase de ces franges atomiques dépend de l'état du champ dans la cavité et ce champ va affecter de différentes façons les probabilités associées aux états EVG et on va pouvoir de cette façon là obtenir une information intéressante sur l'état du champ et son couplage avec les atomes alors je vais considérer la situation suivante je prends une situation qui est un peu plus complexe que tout à l'heure qui fait intervenir à troisième niveau donc les états EVG de nombre quantique 50 et 51 sont ici et je considère l'état de nombre quantique 49 que j'appelle I qui se trouve avoir une énergie plus basse alors j'ai exagéré la harmonicité mais c'est exagéré volontairement pour qu'on voit bien que cette transition a une fréquence complètement différente de celle-là alors qu'est-ce qui se passe si la cavité est résonante sur la transition EG à 51 GHz la transition dont par les gens Michel et si on effectue sur cette transition GI une impulsion de Pi c'est-à-dire qu'on effectue une rotation complète du spin équivalent au système et qu'on regarde en même temps les franges de Ramsey observer L avec une micro-onde appliqué aux zones R1 et R2 une micro-onde classique qui est L résonante sur la transition GI alors j'ai indiqué ce qui se passait ici l'état G1 va donner moins G1 si on a une rotation de 2 Pi dans le champ du vide ici quant à l'état I1 il va rester I1 puisque le niveau I n'est pas couplé du tout au champ dans la cavité donc vous voyez que c'est l'effet dont je vous parlais tout à l'heure la phase de l'état du système va prendre une valeur de changer de phase si l'atome est dans l'état G et garder la même phase si l'atome est dans l'état I alors qu'est-ce qui se passe maintenant si on regarde l'ossiation de Rabbi entre les états I et G vous voyez que lorsque la phase la superposition des états va être I plus G et s'il y a un photon dans la cavité lorsque l'atome va traverser la cavité I plus G va devenir I moins G alors que s'il y a 0 photons dans la cavité I plus G reste I plus G autrement dit la phase des franges de Ramsey va dépendre de la présence ou non d'un photon dans la cavité et cette phase va être inversée lorsque le nombre de photons va varier de 0 à 1 alors c'est ce que je vous disais tout à l'heure on voit maintenant que de façon résonante on peut connecter la phase de ces franges de Ramsey au nombre de photons de façon non destructive pour les photons alors l'expérience est faite très simplement on enregistre la phase de Ramsey s'il y a 0 photons dans la cavité on va avoir des franges qu'a une phase donnée s'il y a un photon dans la cavité on va avoir des franges qu'a une phase opposée ces franges on les observe évidemment de façon statistique il faut moyenné sur un grand nombre de réalisations mais vous voyez que si vous réglez la phase de l'interferomètre pour vous trouver au maximum d'une frange en présence de 0 photons vous serez au minimum de la frange s'il y a un photon et ça ça veut dire que dans une réalisation unique dans un niveau s'il y a 0 photons et dans l'autre s'il y a un photon et donc ça c'est on peut dire que c'est une mesure non destructive du nombre de photons mais on peut dire également que c'est une porte quantique l'état du champ 0 ou 1 photon conditionne l'état de sortie de l'atome E ou G c'est une porte dans laquelle le qubit contrôle et le photon et le qubit cible et l'atome mais on peut la transformer très facilement d'une porte où les 2 qubits sont les atomes impriment un état 0 une superposition de 0 ou 1 photon dans la qualité à ce moment là ça va être le premier atome qui va jouer le rôle de contrôle alors on a fait une expérience qui montre ça de façon très claire de façon à préparer 0 ou 1 photon dans la cavité on commence par envoyer un premier atome qu'on va appeler l'atome source et ce premier atome va effectuer une impulsion p sur 2 c'est à dire qu'il va préparer une superposition de 0 et 1 photon dans la cavité si l'atome sort dans l'état E il y aura 0 photon dans la cavité si l'atome sort dans l'état G ça veut dire qu'il aura laissé derrière lui un photon et ensuite le deuxième atome va servir de sonde pour savoir s'il y a 0 ou 1 photon dans la cavité et on enregistre des franges de ramse conditionné à la détection du premier atome si le premier atome est détecté dans l'état E ça veut dire qu'il a laissé 0 photon dans la cavité et on obtient les franges bleus alors que si le premier atome est détecté ça veut dire qu'il a laissé 1 photon derrière lui et on détecte les franges violettes et vous voyez que si on se passe à cet endroit-là eh bien on aura une bonne détection non destructive de 0 ou 1 photon dans la cavité donc c'est une expérience résonante mais qui ressemble beaucoup aux expériences qu'a décrit Jean-Michel dans son exposé ce que je vais vous montrer maintenant comment on peut généraliser ça à un nombre d'atomes plus grands et je vais vous montrer comment est-ce qu'on peut intriquer 3 atomes alors pour intriquer 3 atomes je fais la source suivante le premier atome qui est ici représenté en violet on lui fait subir un pulse de rabis pis sur 2 c'est-à-dire que le premier atome avec une probabilité 1 demi va émettre un photon dans la cavité ou bien il va rester dans l'état excité et laisser derrière lui 0 photons ensuite on envoie un deuxième atome on effectue un pulse de rabis 2 pis ça veut dire que ce deuxième atome va lire le nombre de photons et donc il va sortir dans un niveau s'il y a un photon et dans l'autre niveau i ou g s'il y a 0 photons à ce moment-là on a intriqué 2 atomes et le champ de la cavité on a un système de 3 3 systèmes quantiques différents qui sont intriqués tous les 3 puisque dans les 2 termes de la superposition terme à terme chacun des systèmes quantiques se trouve dans 2 niveaux qui sont orthogonales en un à l'autre si on veut transformer cette intrication une intrication pure de 3 atomes on continue et on envoie un troisième atome le troisième atome lui effectue un pulse de rabis pis c'est-à-dire qu'il va emporter le photon s'il y en a un alors qu'il va évidemment rester dans le même niveau s'il n'y a pas de photons et donc à l'issue de cette 3ème interaction atomes champs on a maintenant 3 atomes qui sortent dans un état intriqué puisque à nouveau, termes à termes les 2 états atomiques pour chaque atome se trouve être orthogénaux et on réalise ainsi une intrication on réalise ainsi une intrication de 3 atomes et ces états à 3 particules intriqués portent ce sont les états GHZ qui avaient été obtenu par le groupe de Tzalinger dans les années 90 à l'aide de 3 photons cela avec 3 atomes et on peut maintenant le faire avec des ions piégés on peut le faire avec des circuits supraconducteurs on peut donc intriquer de cette façon-là et de façon déterministe un certain nombre d'atomes les uns derrière les autres en appliquant donc des impulsions vous voyez que là on a utilisé les 3 types d'impulsions qu'on avait dans notre boîte à outils en quelque sorte les ions pi et l'impulsion de pi donc voilà ce que vous voulez vous dire sur les interactions raisonnantes et je voudrais maintenant passer à une deuxième partie qui est l'expérience de Schachtschrodinger comment est-ce qu'on peut préparer et reconstruire un Schachtschrodinger constitué d'un quelques photons dans la qualité d'abord qu'est-ce que c'est que le Schachtschrodinger et comment est-ce qu'on va faire l'expérience et là on revient donc à l'interaction dispersive entre l'atome et le champ dans les années 1990 c'est le papier dans lequel on décrit la réalisation du Schachtschrodinger on l'a faite avec nos collègues brésiliens Louis Davidovich et Nissim Zaguri en 1991 et en fait c'est le même papier qui discutait à la fois la mesure QND tel que vous l'avez décrite Jean-Michel et la préparation des chats parce que comme vous allez le voir ces deux expériences sont les deux faces finalement de la même expérience Jean-Michel vous a dit tout à l'heure que ce sont couple de systèmes qui ne sont pas raisonnants et chaque système a un effet sur l'autre le champ change les fréquences atomiques et c'est ce qu'on utilise pour faire la mesure QND du champ et inversement les atomes changent la fréquence et donc la phase du champ et c'est ce deuxième aspect qui va jouer un rôle pour préparer des états Schachtschrodinger qui sont des superpositions d'état atomique de phases différentes donc dans le même papier que vous avez réalisé dans cet article peuvent être réalisés de façon réaliste avec des atomes de rigue des arcs circulaires et des cavités de très grands cul et que cette manipulation ouvrait la voie à un nouveau domaine d'un cavité QND en 1991 on avait ni les atomes de rigue des arcs circulaires ni les cavités de grands cul et ça vous donne des échelles de temps en fait ces idées théoriques datent de 1990-1991 la première expérience de chats en 1996 donc ça a pris 5 ans la première expérience de mesure QND a été faite en 2006 et les expériences de chats un peu plus sophistiquées que je vais vous décrire maintenant avec reconstruction complète de l'état du chat date de 2007 donc il a fallu à peu près une quinzaine d'années pour que ces expériences deviennent possible alors dans ce papier on disait qu'un seul atome traversant la cavité s'il déface convenablement l'état du chat peut préparer un système dont la fonction de Wigner présente deux pics opposés dans l'espace des phases ça correspond à un champ cohérent avec une phase et un champ cohérent ayant la phase opposée et cette fonction de Wigner présente des franges d'interférence avec des valeurs positives et négatives ce qui est en bleu c'est négatif et cette fonction de Wigner représente donc un champ complètement non classique puisqu'on ne peut pas la décrire comme l'a dit Jean-Michel comme une quasi-probabilité avec des valeurs négatives et c'est l'existence ces franges d'interférence qui dit que le système est dans une superposition cohérente des deux états en fait cette expérience rappelle beaucoup l'expérience des fandom vous forcez une particule à être superposé dans deux positions différentes et ça donne des franges ici vous forcez le champ à barres de phases différentes et dans la fonction de Wigner vous avez une manifestation de cette superposition par l'existence de franges d'interférence j'insiste également sur le fait que cette fonction de Wigner n'a de sens que statistique pour la reconstitution il faut refaire l'expérience en très grand nombre de fois et on ne peut mesurer la fonction de Wigner que sur un ensemble ça n'a pas de sens de parler de fonction de Wigner sur une réalisation c'est donc une grande différence par rapport au trajectoire unique dont parait Jean-Michel tout à l'heure donc ça ce serait le chat vivant et ça ce serait le chat mort au sens de Schrödinger et en fait c'est il y a une analogie encore plus grande dans l'histoire de Schrödinger pour fabriquer cette superposition Schrödinger intrigue en fait l'état du chat avec l'état d'un atome il y a un atome dans la boîte si l'atome est excité le chat est vivant si l'atome excite le chat est mort et ici nous avons exactement la même chose c'est l'atome qui traverse la cavité qui s'intrigue avec l'état du champ et ce qui va se passer également c'est que si on attend un temps suffisant après la préparation du système on va avoir disparaît les franges d'interférence c'est un mélange statistique qui va être représenté par une fonction de Wigner qui aura les deux pics mais qui n'aura plus les franges d'interférence et ça c'est ce qu'on appelle la décohérence et dans le papier on décrivait également ce phénomène de décohérence alors comment est-ce qu'on fait l'expérience eh bien on part de notre cavité et là j'ai représenté de façon réaliste notre cavité avec qui en fait 5 nœuds du champ électromagnétique et on fait passer évidemment les atomes dans un ventre du champ et je vais essayer de relier cette expérience l'expérience que vous décrivez Jean-Michel tout à l'heure lorsque l'atome passe dans la cavité l'énergie de l'atome est modifiée par le couplage avec le champ de la cavité et donc vous voyez que l'atome va en fait survoler un puits de potentiel il y a une force qui va pousser l'atome à l'intérieur de la cavité et qui va le freiner quand il en sort et en fait cette force n'est rien d'autre que la force optique exercée par un champ sur un atome non résonant c'est exactement le même type de force que celui qu'on utilise dans les expériences de refroidissement de piéjage des atomes par la lumière laser à cette différence près que ici on considère la limite de cette force qui ne reste plus que 0, 1 ou 2 photons cette force devient vraiment quantique alors que dans les expériences de refroidissement atomique ce sont des lasers qu'on peut considérer comme des champs classiques alors qu'est-ce qui se passe ? si le champ contient initialement ce que Jean-Michel nous a montré c'est que le déplacement d'énergie est proportionnel à N donc il est N fois ce qu'il serait s'il y a un photon donc ça c'est l'expérience c'est le phénomène de déplacement des énergies atomiques qui a été décrit par Jean-Michel mais il faut qu'il y ait conservation de l'énergie ça veut dire que lorsque l'atome va rentrer dans la cavité cette énergie potentielle va se transformer en énergie cinétique et l'atome va être accéléré il va prendre cette énergie cinétique à l'intérieur de la cavité on n'a jamais mesuré ça, c'est une variation énergie cinétique qui est extrêmement faible mais elle existe et la question qui se pose c'est d'où vient cette énergie cinétique ? elle ne peut venir que du champ puisque l'atome a interagé avec le champ comment est-ce que l'énergie du champ peut changer ? l'énergie du champ peut changer de deux façons différentes tout bien parce que le nombre de photons change mais ça c'est pas possible puisque l'interaction n'est pas raisonnante l'autre explication c'est que chaque photon doit changer sa fréquence du champ qui était omega la fréquence du champ qui était omega lorsque la cavité était vite devient omega moins delta lorsque la cavité contient un atome et s'il y a une photon les n photons vont perdre l'énergie n h bar delta et la conservation de l'énergie consiste à égaler ces deux quantités et vous voyez que vous avez maintenant un déplacement de fréquence produit par un atome qui est égal au déplacement de la fréquence de la transition atomique produite par un photon entre les deux un atome crée sur un photon le même effet qu'un photon crée sur un atome et vous voyez maintenant que lorsque l'atome a traversé la qualité de la même façon que tout à l'heure la phase s'accumuler sur le dipo l'atomique maintenant la phase s'accumuler sur le champ et le champ va prendre une phase dont le signe dépend de l'état de l'atome parce que là je vous ai décrit si l'atome était dans l'état E si l'atome est dans l'état G l'effet va se faire en sens inverse ce défaisage peut être de pi sur 2 plus ou moins pi sur 2 comme Jean-Michel vous l'a montré tout à l'heure on peut atteindre une valeur de cette ordre et donc le signe en plus de l'effet dépend de l'état de l'atome donc pour résumer un seul atome déplace la fréquence du champ par la même quantité qu'un seul photon déplace la fréquence de la transition atomique et c'est un effet d'indice un seul atome ça veut dire que l'atome se comporte d'une quantité électrique qui traverse la qualité, qui vole à travers la qualité et pendant qu'il est dans la qualité il change la fréquence du champ ce qui est absolument remarquable c'est l'ordre de grandeur c'est que dans un dielectric ordinaire vous avez si vous prenez un petit morceau de verre vous allez avoir 10 puissance 23 atomes et ces 10 puissance 23 atomes vont changer l'indice une quantité de l'indice va passer de 1 à 1,5 donc vous avez un changement d'indice de 0,5 pour 10 puissance 23 atomes ici si vous faites le calcul vous avez un changement d'indice de l'ordre de 10,7 pour 1 seul atome ça fait même 15 ordres de grandeur de plus que pour la matière ordinaire donc ça vous donne l'exaltation des phénomènes d'une part à l'utilisation de l'atome de Riedberg et d'autre part au fait qu'on travaille dans une cavité de très grands facteurs de surtention alors comment est-ce qu'on va décrire cet effet je vous rappelle simplement que comment est-ce qu'on décrit un champ classique on va injecter dans la cavité non pas un nombre de photons bien défini parce que le champ n'aurait pas de phase dans ce cas-là mais on a une source classique il y a un petit nombre de photons en moyenne donc un état cohérent du champ et on l'injecte dans la cavité et comment est-ce qu'on l'injecte dans la cavité c'est très simple, on a un guide d'onde un cornet et on envoie un paquet de photons dans la cavité ce champ va disparaître en un temps très court sauf les photons qui auront la chance de rentrer dans la cavité la cavité n'est pas parfaite ça veut dire que le champ peut en sortir mais ça veut dire qu'inversement il peut y entrer dans la cavité sur les bords des miroirs et les photons qui tombent dans la cavité se trouvent dans un état cohérent et ils restent pendant un 10e seconde et comme on a éteint notre source très rapidement il ne reste plus au bout du temps de préparation que ces quelques photons dans un état cohérent à l'intérieur de la cavité c'est comme ça qu'on prépare le champ en particulier qui a été mesuré dans l'expérience Q&D décrite par Jean-Michel et là je vous ai représenté trois champs cohérents classiques qui sont défasés de 120 degrés l'un par rapport à l'autre et on sait tous que la représentation de ce champ dans le plan de Fresnel c'est des vecteurs la longueur du vecteur représente l'amplitude du champ et la direction du vecteur représente la phase du champ donc voilà trois champs à 120 degrés l'un de l'autre sont représentés comme ça ça ce sont des champs complètement classiques quelle est la description quantique de ce champ ? c'est une description analogue associé près que l'extrémité du vecteur puisqu'il y a une relation de la certitude entre l'amplitude de la phase du champ donc vous voyez que le nombre de photons c'est-à-dire la longueur du vecteur est un peu flou et la phase du champ est également flou et en fait la distribution des extrémités de ce vecteur est une gaussienne qui décrit finalement le principe de la certitude d'Eisenberg non pas en delta x delta p mais en delta n delta phi la certitude entre le nombre de photons et en fait cette distribution qui est représentée ici en fausse couleur ce n'est rien d'autre que la fonction de Wigner donc je génére la définition plus tarme donc c'est simplement pour dire qu'un champ cohérent est représenté par une distribution gaussienne dans l'espace des phases que j'ai représenté ici en fausse couleur alors maintenant la préparation de notre état Schachtschrödinger est très simple c'est ce qu'on avait décrit d'ailleurs dans l'article théorique on commence par injecter dans la qualité un petit champ cohérent et puis on envoie un premier atome dans la zone R1 on prépare cet atome dans une superposition des états E et G qui vont traverser la cavité en étant déplacé comme Jean-Michel vous l'a dit et le résultat, ça va être que lorsque l'atome a traversé la cavité eh bien la phase du champ va prendre va changer et va donc prendre une avance de phase si l'atome est dans E et un retard de phase si l'atome est dans l'état G et cet avance de ce retard de phase dépend du temps d'interaction vous voyez qu'à ce stade là on a effectué exactement l'expérience de Schachtschrödinger on a un atome dans une superposition d'état corrélé à deux états macroscopiquement différents du champ si vous détectez à cet instant là l'état de l'atome si vous n'avez pas la zone R2 vous allez trouver l'atome dans E et le champ aura une phase et l'atome dans G et l'autre phase en d'autres termes détecter l'atome détecter l'atome revient à projeter le champ ou si vous voulez inverser les rôles vous pouvez dire que le champ c'est une espèce de flèche qui mesure l'état d'énergie de l'atome mais si vous faites ça vous allez fomber la fonction du système mais vous n'aurez pas de chat la susse ça consiste à ne pas détecter à ce moment là et à laisser l'atome traverser la seconde zone ou une autre impulsion P sur 2 est appliquée cette impulsion on mélange les niveaux E et G ça veut dire que lorsque vous détectez l'atome à la fin vous n'avez plus aucun moyen de savoir quel était l'état de l'atome quand il a traversé la qualité donc vous maintenez l'ambiguïté quantique et ça veut dire que lorsque vous allez projeter l'atome le champ va se trouver projeter dans une superposition des deux états de phase le calcul est très simple à faire vous voyez ici l'état intriqué, l'état donc chatre d'une guerre atome champ vous appliquez la deuxième impulsion P sur 2 le système E plus G l'état G devient E moins G donc si vous factorisez les états E et G vous voyez maintenant que la détection de l'atome dans l'état E va projeter le champ dans la superposition des deux états avec le signe plus alors que la détection de l'atome dans l'état G va projeter le système avec la superposition ayant le signe moins vous voyez que ça reste aléatoire a priori vous ne savez pas si vous allez préparer le chat avec le signe plus ou avec le signe moins mais une fois que vous avez détecté l'atome exactement dans quel état est le champ c'est un petit peu ce que la traduction de ce visé Jean-Michel de tout à l'heure si vous faites une mesure du nombre de photons vous allez trouver aléatoirement un nombre ou l'autre ici si vous faites une mesure de l'atome vous allez trouver aléatoirement un champ qui a une phase ou l'autre alors vous faites ça et vous voyez que effectivement la fonction de Wigner à je dirais dans un instant comment on la mesure va maintenant présenter deux piques deux composantes gaussiennes des interférences quantiques extrêmement fortes et bien marquées entre les deux qui montrent que le système est vraiment dans une superposition d'état et dans ce cas là on avait à peu près 8 photons dans la qualité alors comment est-ce qu'on mesure cette fonction de Wigner et la fidélité était 072 comment est-ce qu'on mesure cette fonction de Wigner en fait je voudrais revenir un petit peu sur ce que disait Jean-Michel Jean-Michel nous a montré que si on recommence l'expérience un grand nombre de fois on peut déterminer la probabilité du nombre de photons dans la cavité et si vous représentez maintenant le champ dans la cavité plutôt son opérateur de la matrice densité du champ dans la cavité dans la base des états de foc ce que fait la mesure QND c'est qu'elle détermine les éléments diagonaux qui sont les probabilités d'avoir une photon dans la cavité mais la méthode QND ne dit absolument rien des cohérences et si vous voulez reconstruire l'état du système il faut trouver un moyen d'assurer non seulement les populations des états QND mais les cohérences ce qui donne une information sur la relation de phase entre les amplitudes de probabilité d'avoir des nombres de photons différents comment est-ce qu'on peut faire ça il y a une méthode en optique quantique qui est connue qui s'appelle la tomographie quantique et je voudrais simplement vous donner le principe de cette méthode la recette pour déterminer les éléments non diagonaux de l'opérateur densité la méthode est très simple il y a un espace des phases en rajoutant un petit champ classique vous avez votre champ dans la cavité vous rajoutez un petit champ classique ça revient pour l'osciéatère harmonique à le translater dans l'espace des phases dans l'espace XP avec une distance par rapport à l'origine qui dépend de l'amplitude et de la combinaison de la phase de la translation et une fois que vous avez fait votre translation sur le champ translaté vous mesurez la seule chose que vous avez mesuré donc vous mesurez des probabilités de nombre de photons non pas du champ original mais du champ translaté dans différentes directions donc j'essaie de résumer ça ici vous avez un champ dont l'opérateur densité est inconnue à l'intérieur de la cavité et vous le translaté la translation c'est une opération unitaire qui est la généralisation de la translation en X ou en P c'est un opérateur exponentiel dont l'argument est une combinaison linéaire de création et de négation de photons avec un coefficient qui est précisément l'amplitude de la translation l'amplitude complexe de la translation dans l'espace XP donc on applique cet opérateur unitaire et on obtient la matrice densité du champ translaté et vous voyez que cette expression là elle vous montre une chose très simple elle vous montre que les probabilités d'avoir une photon dans le champ translaté sont en fait des combinaisons linéaires de toutes les cohérences du champ non translaté la projection de l'équation précédente sur la base d'état de foc ça veut dire que si vous mesurez ces éléments diagonaux pour différentes valeurs de alpha vous allez avoir un ensemble d'équations et en inversant ces équations vous remontrez à toutes les cohérences donc c'est ça le principe de la méthode tomographique on détermine les rois alpha nn par des mesures de photons non destructives surtout les champs translatés pour beaucoup de valeurs de alpha et on obtient un ensemble d'équations linéaires qui contraînent les valeurs n'prime et seconde et en inversant ces équations on obtient tous les éléments de matrice densité euro en fait donc il faut faire ça et j'assise sur le fait qu'il faut beaucoup beaucoup de copies et d'ailleurs c'est évident l'état quantique n'a pas de sens en dehors de la statistique donc il faut beaucoup de réalisations identiques de l'expérience et on reconstruit pourquoi est-ce qu'on appelle ça tomographique quantique en fait il y a une analogie très nette qu'est-ce que c'est la tomographie médicale c'est vous avez un tube à rayon x et vous regardez l'absorption des rayons x dans différentes directions donc vous avez un seul chiffre dans chacun de ces détecteurs qui est l'absorption des rayons x dans la direction concernée et ensuite vous envoyez toutes ces informations dans l'ordinateur qui inverse les données et qui donne la distribution de matière à l'intérieur du corps et bien nous on fait l'inverse c'est-à-dire qu'on veut avoir non pas la distribution de matière mais avoir une distribution de photons et pour avoir la distribution de matière il faut envoyer des photons pour avoir la distribution de photons il faut envoyer de la matière et ce sont nos atomes et au lieu de faire tourner nos faisceaux de rayons x on translate notre champ ça revient à le faire tourner en quelque sorte dans son plan de phase et on obtient une information qui est l'ombre dans chaque direction c'est la distribution de nombre de photons dans chaque direction et l'opération d'inversion c'est ce que l'opération de Radon c'est la mathématique qui est utilisé dans ces méthodes de CAT scan c'est exactement la même que celle très analogue à celle qu'on utilise mathématiquement dans notre cas donc c'est vraiment équivalent ça s'appelle CAT scan parce que ces computers assistent cette tomographie ça n'a rien à voir avec Schachtschildinger mais c'est amusant bon, relativement amusant et donc, bien entendu, on obtient un row mais en fait on veut W on veut la fonction de Vignaire c'est simplement la transformation des fourriers des éléments d'euros dans la base des états de quadratures donc je vous flash ça rapidement simplement pour vous dire que une fois qu'on a row, on a W c'est exactement la même information il y a une même une autre expression de W qui est extrêmement simple et utile la fonction de Vignaire du plan complexe alpha ce n'est rien d'autre que la parité du nombre de photons dans l'état translaté de alpha on peut démontrer ça mathématiquement simplement et donc en fait on peut soit commencer par mesurer row et obtenir W soit de façon plus sophistiquée mesurer la parité du nombre de photons pour différentes valeurs de alpha et reconstruire W et c'est comme ça qu'on a reconstruit notre opérateur densité donc pour vous montrer la complexité de l'expérience je vous représente ici sur ce diagramme qui est un diagramme tant position donc le temps sur l'axe des X la position sur l'axe des Y il faut bien voir qu'il y a deux types d'atomes il y a le premier atom qui a préparé le chat et ensuite il faut beaucoup d'atomes pour mesurer la distribution du nombre de photons dans l'état en question donc voyons ce qui se passe au cours du temps donc les éléments fixes donc ils sont des lignes horizontales c'est la position de la cavité et la position des zones de Ramsey et les éléments obliques ce sont les atomes qui traversent donc la pente de cette droite c'est la vitesse des atomes à l'instant initial on envoie un premier atom et ce premier atom il a comme but il est dans l'état fondamental et il a comme mission d'absorber tous les champs qui restent dans la cavité parce que je vous rappelle que l'expérience va se faire en répétant et donc à chaque fois qu'on a fini une mesure il y a un champ donc il faut qu'on se débarrasse dans la cavité pour recommencer la session suivante donc le premier atom c'est ce qu'on appelle on peut faire une petite astuce en anglais et il remet le champ dans le vide ensuite on injecte un petit champ cohérent dans la cavité et puis on envoie un atom qui va préparer le chat de Schrödinger donc on a préparé le chat avec le signe plus ou le signe moins suivant qu'on détecte l'atome d'angers ou d'oeufs et on met à part les événements dans lesquels on a le chat père et les événements dans lesquels on a le chat un père bien sûr ensuite on translate le champ en quantité alpha et puis on envoie une série d'atomes qui vont passer les uns derrière les autres et qui vont mesurer successivement donc on envoie une séquence d'atomes qui va mesurer la distribution d'une nombre de photons dans le champ déplacé et puis on recommence pour une autre valeur de alpha et ainsi de suite et après avoir fait donc toutes ces opérations on obtient la distribution en question ce qu'on va, l'étape suivante donc je passe rapidement à l'étape le paragraphe sur la décohérence la section sur la décohérence on peut étudier au cours du temps comment un chat Schrödinger préparé à l'instant initial évolue au cours du temps et vous voyez que lorsqu'on effectue cette expérience on voit disparaître les termes de cohérence les interférences quantiques alors que les deux pics restent séparés ça veut dire que l'énergie du champ est toujours là que la cohérence quantique disparaît et donc ceci nous permet d'étudier expérimentalement le passage du quantique au classique par le coupage de la cavité alors justement je vais décrire très rapidement ça va être la seule partie de théorique de cette exposé à quoi est dit la décohérence la décohérence est due au couplage du champ à son environnement comme toujours et cet environnement c'est le champ extérieur le fait qu'il y a une petite probabilité que des photons s'échappent extérieure et tous les modes du champ extérieur sont initialement dans le vide regardons qu'est ce qui se passe d'abord si on commence par un état cohérent on sait très bien qu'un état cohérent évolue simplement suivant une loi exponentielle il s'amortit exponentiellement avec une constante de temps capa l'averse de capa qui représente le temps de relaxation du champ qui était de l'ordre de 130 millisecondes dans l'expérience que je vous ai décrite et ça veut dire que les modes du réservoir vont grossir et ils vont prendre chacun une amplitude le mode I du réservoir prendre une petite amplitude dont la phase va être relie à la phase du champ initial que je vous l'appelais E et F2T et donc finalement le champ cohérent va s'amortir en remplissant le réservoir ce qui est remarquable pour un champ cohérent c'est qu'il ne s'intrigue pas au réservoir la propriété du champ cohérent parce qu'il était à propre de l'opérateur d'annulation c'est qu'il reste complètement décorrelé du réservoir simplement le réservoir se bâtit avec l'amplitude du champ qui augmente et la conservation de l'énergie impose que la somme décarrer des amplitudes des champs dans le réservoir c'est ce qui manque au champ et c'est donc simplement le non moyen de photons facteur de 1 moins épicence capaté donc cette relation c'est simplement la conservation de l'énergie alors qu'est-ce qui se passe maintenant si le champ est dans un état chatre d'une guerre alpha plus beta mais par l'inéarité la partie alpha va se coupler à un champ e alpha t de réservoir et la partie beta à un champ e beta t et le e alpha t vont être les produits de ces epsilon i alpha et epsilon i beta qui ont une information de phase sur l'état alpha et beta et dès que ces états e alpha et e beta vont devenir orthogonaux il y aura dans le réservoir une information sur la phase du champ et pour cette raison la cohérence quantique va disparaître alors mathématiquement c'est très simple j'ai répété la même formule ici qu'est-ce qu'on peut dire donc l'opérateur d'incité s'obtient en prenant le quête et le bras vous avez la partie diagonale et la partie non diagonale qui contient les cohérences est multipliée par le produit scalaire des états finales du réservoir et donc on retrouve le fait que s'il y a de l'information dans le réservoir sur la phase du champ cette information détruit la cohérence quantique ce qui est beau dans ce modèle c'est que tout se calcule analytiquement jusqu'au bout le produit scalaire de e alpha par e beta, ce n'est rien que le produit sur tous les modes du réservoir de ces amplitudes, dans le cas où on a choisi un champ le cas simple mathématiquement où les deux phases sont opposées vous avez le produit scalaire de epsiloni avec moins epsiloni, c'est tout simplement exponentiel le moins 2 epsiloni alpha et c'est l'exponentiel de la somme et cette somme elle est donnée par la conservation de l'énergie, c'est exponentiel le moins 2 n bar, un moins épicience capatée et vous voyez que vous avez une constante de temps si vous regardez autant court vous avez épicience moins 2 n bar capatité et vous voyez donc que la décroissance du champ s'est effectuée avec un taux proportionnel au nombre de photons et ça c'est relié je l'ai écrit mathématiquement ici et vous voyez donc que la cohérence du chat décroît en un temps qui est inversement proportionnel au nombre de photons et ça c'est lié directement à ce que disait tout à l'heure Jean-Michel vous voyez que si vous avez en moyenne n photons dans la qualité le premier photon va s'échapper en un temps de l'ordre de 1 sur n ça c'est un argument parfaitement classique si vous avez n poissons dans un lac et que vous pêchez la probabilité de pêcher le premier poisson c'est d'autant plus rapide qu'il y a beaucoup plus de poissons dans le lac donc c'est vraiment pas de la physique quantique très fondamentale mais dès que le premier photon s'est échappé en principe ce photon transporte avec lui ce petit paquet d'ondes transporte avec lui l'information sur la phase du chat et donc la partie de cohérence quantique disparaît et donc vous voyez que les chats deviennent de plus en plus fragiles lorsque le nombre de photons augmente et nous avons pu nous mesurer des phases quantiques dans des chercheurs de négages jusqu'à à peu près une dizaine de photons parce qu'on est limité par le fait qu'il faut mesurer un attend de l'ordre du temps de cavité divisé par n voilà, ici je vous montre un petit film de la décohérence on a monté ensemble les fonctions de vignères correspondant à des instants successifs donc vous voyez l'échelle des temps en bas et vous allez voir qu'au bout d'à peu près une vingtaine de millisecondes eh bien les franges d'interférence le contraste des franges d'interférence s'est effondré vous voyez maintenant que vous avez l'équivalent des deux pics classiques mais vous n'avez plus rien au milieu alors vous allez me dire donc c'est l'expérience des chatres d'une guerre le chat n'est plus vivant et mort il est vivant ou mort vous allez me dire mais est-ce qu'il est vivant ou est-ce qu'il est mort et je vous dis avec cette expérience on va pas le savoir parce qu'on a fait des millions d'expériences tout ce qu'on peut dire c'est que si on a fait un million d'expériences 500 000 cas il était vivant et dans 500 000 cas il était mort mais qu'à ce moment-là il n'y a plus de cohérence quantique entre deux parties donc cette partie-là du passage du classique du quantique au classique est claire on a pu quantitativement mesurer la décroissance exponentielle du chat pour les chats paires et les chats impairs et dans le cas qui nous intéressait le temps de décohérence mesuré a été de l'ordre de 17 millisecondes dans ce cas-là alors que l'expérience théorique donnait 22 alors on avait un désaccord mais en fait il faut faire attention qu'on n'est pas au zéro absolu on a une petite correction liée à la présence d'un petit nombre de photons thermiques résiduels de la qualité cette correction a été calculée en détail dans ce papier et lorsqu'on applique cette correction on a une correction de 13% qui raccourcie la durée de vie et qui donne une valeur de 19 millisecondes qui est compatible aux erreurs prées avec la valeur mesurée donc on a vraiment une vérification de ça je voudrais bien en conclure rapidement en passant la dernière partie je voulais dire donc dans les expériences d'électrodynamique des circuits on fait exactement le même type de physique mais on remplace nos atomes de Riedberg avec les petits circuits Josephson donc chacun de ces boîtes là là j'ai pris une image qui provient du groupe de John Martinis à l'université de Californie à Santa Barbara chacune de ces petites boîtes c'est un système à deux niveaux et ils sont couplés par l'intermédiaire de raisonnateurs ici qui jouent le rôle de la cavité et dans ce cas là c'est une expérience dans laquelle un circuit qui leur a permis de démontrer l'intrigation de 3 qubits c'est une expérience qui est tout à fait analog que je vous ai montré sur les 3 atomes de Riedberg qui traversaient la cavité pour donner un peu plus de détails et je choisis spécifiquement toujours les expériences du groupe de John Martinis vous avez ici le circuit supraconducteur qui représente notre atomes à deux niveaux en fait vous avez ici la ligne ici le raisonnateur radiofréquence qui remplace la cavité de grand cul le couplage peut être réglé par une capacité ici qu'on peut régler par le système vous pouvez alimenter par une micro-onde qui est injectée par ce guide et préparer des superpositions d'état c'est l'équivalent de nos zones R1 et R2 et vous pouvez alimenter directement avec un champ cohérent la cavité c'est l'équivalent de notre injection du champ cohérent dans la cavité et la miltonia, le couplage c'est exactement la même chose à ceci près que, comme je vous l'ai dit tout à l'heure ça va plus vite et que les atomes vont plus vite puisque il s'agit de circuits fixes et donc on peut utiliser toutes les méthodes bien connues pour fabriquer des petits circuits les méthodes de lithographie etc donc réaliser vraiment sur un chip de quelques millimètres de dimension ou même moins ce qu'on fait dans nos expériences alors le prix à payer pour ça c'est que les températures doivent être beaucoup plus basses parce qu'on travaille à des fréquences plus basses à quelques dizaines de gigahertz c'est donc pour éviter les champs thermiques il faut descendre non pas à 800 millikens comme dans nos expériences mais à 25 millikens donc c'est vraiment de la cryogénie plus élaboré et je vous montre simplement la détection, dans certains cas la détection est très ressemblante à notre détection on fait une détection par squid en utilisant un système classique de squid qui est un système interférométrique qui joue le rôle qui détruit l'état du qubit exactement comme notre ionisation par effet de champ détruit l'état de la tomberie de BEM pour ce type d'expérience c'est une correspondance très précise je vous montre ici un chat de Schrödinger réalisé par John Martinis dans le circuit de quid comparé à nos chats donc il y a une grande ressemblance et je voudrais ajouter donc là c'était une figure que j'ai faite il y a assez longtemps il y a eu beaucoup de progrès dans ces expériences des expériences similaires sont faites à Yale dans le groupe de Schölkopf où ils fabriquent des chats de Schrödinger qui contiennent des dizaines jusqu'à une centaine de photons et donc on peut maintenant vraiment explorer ça dans des conditions encore plus précises avec des nombres de photons plus grands mais vous voyez on est toujours limité on va pas pouvoir dépasser ces nombres là parce qu'il faut être capable de préparer et d'analyser le système d'un temps de l'ordre de T sur N où T est le temps de la qualité et N le nombre de comptes et pour préparer et mesurer un champ qui contient à une photon il faut un temps de plus en plus long donc il y a deux effets qui vont en sens inverse il faut de plus en plus de temps pour analyser le système et il décohère de plus en plus vite et ces deux courbes se croisent pour une dizaine de photons dans nos expériences vous voyez que c'est ceux qui de façon viscérale et expérimentale situent la limite classique quantique c'est vraiment ce contrôle des systèmes et si on veut pousser plus loin il faut mettre en place des méthodes de correction de la décohérence de style feedback ou code correcteur d'erreur et c'est dans cette direction là qui évolue ce type de physique pour aller plus loin donc en conclusion j'ai remis ici la boîte à photons donc je pense que je vous ai connu qu'on allait aller quand même assez loin depuis les boîtes à photons dans une jetée à l'aile de bord ici vous avez, lorsqu'on a fait nos premières expériences en 2007 on a eu une couverture de physique studé en 2011 nature physique ça fait le même type de couverture pour circuit qu'il est dit donc vous voyez de façon spectaculaire la vitesse avec laquelle la physique des solides a rattrapé la physique atomique en 2000 il y a une quinzaine d'années la physique atomique avait 50 ans de retard la physique des solides dans ce type de physique avait 50 ans de retard sur la physique atomique et elle l'a rattrapé très très vite et donc en échangeant des photos entre les atomes réels et artificiels grâce à des qualités on peut faire de l'information panthique il y a eu beaucoup d'expériences qui ont été réalisées de démonstration le groupe du CSB en particulier montré qu'on pouvait factoriser 15 avec quelques qubits comme ça donc on peut faire des expériences de démonstration simple de principes mais on est effectivement très très loin encore de réalisation pratique donc je crois que j'ai dépassé mon temps, bon je montre une photo un peu différente de celle qu'a montré Jean-Michel simplement je vais vous montrer que les choses ont un peu évolué donc jusqu'au printemps dernier on était au LKB à l'école normale supérieure et on a déménagé au collège de France tout en restant associé à l'école normale en même temps que Jean Dalibar d'ailleurs cette photo a été prise donc il y a 2 ou 3 mois sur la terrasse du nouveau laboratoire sur le site Marson & Bertolo du collège de France où on a une vue magnifique surtout Paris donc je rappelle effectivement que dans notre groupe il y a donc Jean-Michel Raymond et Michel Bruyne qui ont travaillé depuis très très longtemps et deux jeunes permanents, Igor Dotsanko et Sébastien Glaise et puis bien d'autres étudiants et postdoc on va m'arrêter là, je vous remercie un petit question Denis qui est-ce qu'on considère la comparaison entre le circuit QG et le TQG votre atome vous l'avez renouvelé à chaque fois ? comment ça marche dans le circuit QG si on veut faire des expériences en moyennant on doit réinitialiser l'état du système mais ces systèmes quantiques sont permanents qui initialisent leur état une fois qu'on les a mesurés et on peut le faire en utilisant des impulsions radiofréquences en particulier et donc c'est des systèmes qui présentent l'avantage d'être permanents une différence peut-être avec la physique atomique c'est qu'en physique atomique on est sûr que tous les atomes sont identiques ils ont tous la même fréquence etc dans les circuits c'est des objets fabriqués il faut ajuster leur fréquence et les accorder entre eux mais il y a des méthodes pour le faire jusqu'où ça pourra aller il n'y a pas de contraint de temps les consens de temps sont beaucoup plus rapides le couplage de la radiofréquence c'est d'abord mille fois plus grand donc les mesures se font de façon beaucoup plus rapide ce qui est avantageux lorsqu'on veut faire beaucoup d'opérations les mesures de chat en circuit QG vont mille fois plus vite que les mesures de chat donc là où nous pour prendre des films comme ça eux ils peuvent le faire en je ne sais pas en une demi heure peut-être donc il y a une grosse différence de ce côté-là l'avantage qu'on a de nous par exemple pour les mesures de quantum feedback c'est que les ordinateurs ont plus de temps pour faire du feedback il faudrait aller mille fois plus vite pour faire du feedback dans le même type d'expérience sur le circuit QG est-ce qu'on peut remplacer le champ de l'anéthique par exemple par des électrons dans un point quantique dans un semen conduct device est-ce que c'est possible ? il y a des expériences faites avec des quantum dots mais la quantum dot se remplace l'atome il y a des champs de la lumière ou des champs de radiofréquence qui peuvent être utilisés avec notre cavité ça peut être fait par exemple en insérant des quantum dots dans des structures de type Bragg faite de semiconducteur d'indices alternées on peut fabriquer des cavités solides dans lesquels on met des quantum dots et on peut faire de l'atomique quantique avec ce type de système au début de votre exposé si j'ai bien compris un timing qui était très précisément mesuré peut-être pas dans votre expérience c'est une question que je vous posais est-ce que vous mesurez d'Altaï, d'Altaté et c'est oui que l'interprétation vous en donnez parce que T est un opérateur en métallique tantique qu'est-ce que c'est bien la position de l'évite de la montre je sais pas répondre à cette question mais on mesure d'Altaï et d'Altaté dans la mesure qu'on est à une photon à une durée de vitesse S sur n ça revient c'est lié à ça c'est que la certaine étude sur la largeur liée à la certaine étude sur la durée de vie du photon est liée à la certaine étude qu'on a sur l'énergie du système parce qu'il y a plus le nombre de photons et grand plus il y a une certaine étude sur l'énergie puisque cette énergie a été définie à la largeur de la cavité près qui est insurter donc on peut exprimer le fait que les états de foc ont une durée de vie décroissante et insurraine en appliquant simplement la relation d'Aizemberg d'Altaï et d'Altaté au système et donc de nos expériences le vérifie en ce sens on peut dire que notre expérience de mesure des durées et de vie des états de foc est une vérification quantitative de la relation d'Altaï et d'Altaté quel que soit le sens qu'on donne à T bon mais c'est vraiment... il y a d'autres que la torsion est fourriée c'est pas... il n'y a rien de vraiment fondamental Est-ce que vous avez déjà pensé au fait est-ce qu'il sort un intérêt de créer des états intriqués entre deux cavités avec un atome de river qui traversait l'un et l'autre c'est très intéressant je vous remercie de poser la question c'est très intéressant c'est une de ces idées qu'on a depuis très très longtemps presque aussi longtemps que les idées dont on vous a parlé là effectivement si un atome traverse deux cavités et si on ne sait pas dans quel cavité il a émis un photon le photon est délocalisé entre ces deux cavités c'est un peu l'équivalent d'une lame semi réfléchissant on a eu l'idée de faire des expériences de ce genre non seulement avec des états de style 01 plus un 0 mais aussi avec des états de cohérents 0 alpha plus alpha 0 malheureusement pour nous ces expériences sont faites en circuit de QED le groupe de John Martin, 5 ou 6 ans a couplé deux cavités non seulement 01 plus un 0 mais fabriqué 0N plus N0 qui est encore plus non classique on a des idées que je n'ai laboré pas d'abord parce que je m'en souviens plus très bien et ensuite parce que j'ai pas envie de donner trop d'idées dans le circuit de QED mais justement c'est pour ça que on a on a quelques idées pour faire des expériences originales avec deux cavités et on a un montage où on le prépare mais je dois reconnaître que ça devient un peu moins excitant maintenant que le circuit de QED est capable de le faire notre philosophie c'est que les deux systèmes sont plus ou moins complémentaires et qu'il faut essayer de faire des expériences qui sont plus faciles avec un système qu'avec l'autre et donc on essaye de lire cette direction Merci encore Serge et Jean-Michel