Triangle de la physique

L'étrangeté du monde quantique, avec notamment l'intrication non-locale entre des systèmes physiquement séparés, et les superpositions d'états quantiques pour des systèmes macroscopiques, est passée du statut de curiosité au statut de véritable ressource technique au cours des années 1980-1990.

La démonstration de l'intrication quantique, mise en évidence par la violation des inégalités de Bell, fut en effet suivie peu après par des propositions très séduisantes pour exploiter cette intrication, dans le domaine de l'information, avec la cryptographie et le calcul quantique, et dans celui des dispositifs de grande précision, avec les horloges atomiques et l'interférométrie à états non classiques.

Les nouvelles méthodes de refroidissement d'atomes par laser, et les progrès en micro puis en nanofabrication, ont rendu possible la réalisation de systèmes quantiques impliquant et combinant des atomes et/ou des molécules, qui sont des objets intrinsèquement quantiques, avec des circuits électriques, qui peuvent eux-mêmes se comporter comme des atomes artificiels tout à fait quantiques. La physique quantique est actuellement dans une phase de mise en œuvre et d'exploitation des nouveaux concepts mis en avant durant les dernières décennies, avec la déclinaison de problématiques similaires dans des domaines restés jusqu'alors assez séparés.

Notre objectif est d'approfondir notamment la compréhension de la cohérence et de l'intrication quantiques, en mariant les compétences et les avancées de la physique de la matière condensée et de celle des milieux dilués (physique atomique, moléculaire, et optique), toutes deux très développées dans le triangle POS. Il s'agit de concevoir et mettre en œuvre de nouveaux systèmes quantiques pour exploiter la combinaison de la cohérence et de l'intrication, avec des objectifs à long terme ambitieux. Mentionnons ici la possibilité de développer des lasers, des interféromètres à ondes de matière atomiques, des systèmes d'atomes en interaction contrôlés individuellement, des dispositifs à base de gaz quantiques dégénérés, des circuits moléculaires dans lesquels le transport électrique serait contrôlé à l'échelle de la molécule, et des circuits à bits quantiques préfigurant de véritables processeurs quantiques d'information.

Par ailleurs, des collaborations avec de jeunes pousses de la région sont déjà prévues pour la mise au point de nouveaux équipements de pointe, par exemple des senseurs inertiels à ondes de matière, en s'appuyant sur les plateformes industrielles existantes.