Mathieu Bertrand

Utilisation des propriétés quantiques pour l'amélioration des horloges atomiques

Dans le monde qui nous entoure, les objets possèdent des propriétés pouvant être décrites avec certitude : le ciel est bleu, le bois est rigide… On considère ainsi que les systèmes physiques ont des états bien déterminés. En plongeant au plus profond de la matière, nous finissons par atteindre ses composants primordiaux, les atomes. Ces briques élémentaires de l’univers obéissent aux lois de la mécanique quantique, qui contrastent avec notre assurance habituelle. Nous avons en effet seulement accès à la probabilité de trouver nos chers atomes dans un état quantique donné sans pouvoir l’affirmer avec certitude. Plus surprenant encore, ils peuvent parfois choisir plusieurs états en même temps, à l’image d’une personne qui pourrait être triste et joyeuse à la fois. Lorsque cette intrigante propriété lie plusieurs objets quantiques, on parle d'intrication. La maîtriser permet de réaliser des prouesses technologiques comme des horloges atomiques ultra-précises, des échanges de clés cryptées inviolables ou encore de concevoir le fameux ordinateur quantique. Ma thèse consiste à construire une expérience permettant de refroidir un nuage d’atomes de strontium grâce à des faisceaux lasers capables de les immobiliser. Cet ensemble sera ensuite positionné entre trois miroirs renfermant de la lumière utilisée pour manipuler les états quantiques des atomes. Je serais alors capable de placer le strontium dans des superpositions d’états et d’étudier ses propriétés uniques pour les mesures ultra-précises.

Etablissement : Sorbonne Université – Faculté des sciences

Ecole doctorale Physique en Ile-de-France (ED564)

Doctorant en 1ère année

Equipe : Laboratoire Kastler Brossel

Encadrant : Jakob Reichel

Encadrante : Claire Rossi