Le but de cette vidéo est de donner une introduction à la description quantique de la lumière en se basant sur deux expériences qui ont grandement contribué à notre compréhension de son comportement. Nous débutons par une explication de l’interféromètre de Mach-Zender, puis nous complexifions le dispositif en abordant l’expérience de Hong-Ou-Mandel, qui montre de manière encore plus étonnante les propriétés quantiques des photons. À chaque étape, les résultats sont comparés avec ce que l’on pourrait attendre si la description de la lumière était classique.

Résumé du propos scientifique :  
Au sein de nos laboratoires, nous menons des expériences avancées en optique quantique, certaines étant difficiles à expliquer à un public non scientifique. Cependant, parmi celles-ci, certaines sont plus accessibles et ont profondément marqué notre compréhension du comportement quantique de la lumière, et sont même à l’origine des applications envisagées des technologies quantiques.

En passant par les expériences de l’interféromètre de Mach-Zender et celle de Hong-Ou-Mandel, l’objectif fondamental de cette vidéo est de faire comprendre au public que la lumière est composée de photons et que leur comportement n’est pas intuitif du point de vue classique.

On découvre à la lecture de cette vidéo une augmentation progressive de la complexité de la description de la lumière. Elle commence par une approche semi-classique pour décrire les éléments nécessaires aux expériences, tels que les miroirs semi-réflectifs et les déphaseurs.

C’est ensuite l’expérience de Mach-Zender qui est présentée en mettant en évidence ce qui se produit lorsque l’on considère des photons individuels ; illustrant ainsi le comportement dual onde-particule des photons. L’expérience de Hong-Ou-Mandel arrive ensuite, et dans une mise en place similaire à celle de l’interféromètre de Mach-Zender, permet une compréhension plus accessible pour toutes et tous. Grâce à cette dernière expérience, on aborde les concepts plus complexes telles que l’intrication et l’indiscernabilité.

Pour mieux comprendre concrètement l’objectif final de ces expérimentations, la vidéo présente quelques exemples d’applications, telles que la métrologie ou le calcul quantique.

Cette vidéo est accessible dès le niveau lycée 

Durée : 15 minutes

Concepteur :
Malo Joly et Carlos-ernesto Lopetegui-gonzalez ; doctorants en sciences quantiques à Sorbonne Université

Dates de la première diffusion :
Samedi 12 octobre 2024 et dimanche 13 octobre de 12h à 18H

Lieu : 
Sorbonne Université,
Campus Pierre et Marie Curie
4 place Jussieu,
75 005 Paris
En accès libre, dans le cadre de la Fête de la science