Séance de cours

Effets mécaniques de la lumière

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Dans cours

PHYS-454: Quantum optics and quantum information

This lecture describes advanced concepts and applications of quantum optics. It emphasizes the connection with ongoing research, and with the fast growing field of quantum technologies. The topics cover some aspects of quantum information processing, quant ...

Description

Cette séance de cours explore les effets mécaniques de la lumière sur les atomes, en se concentrant sur les simplifications de l'équation de Lindblatt pour dériver les forces moyennes exercées par la lumière. L'instructeur explique les échanges continus de momentum avec le champ électromagnétique, l'impact de l'émission spontanée et la dérivation des forces moyennes à l'aide du hamiltonien. Le concept de force dipôle et de pression de rayonnement est introduit, soulignant leur dépendance à l'intensité lumineuse et à la population d'état excité. La séance de cours se termine en discutant des applications pratiques de ces forces dans le piégeage, la manipulation et le refroidissement des atomes.

Enseignant·e

Jean-Philippe Brantut

I did my PhD at the Institut d'Optique under the direction of Philippe Bouyer and Alain Aspect, before moving to ETHZ in the group of Tilman Esslinger, first as a post-doc then as a senior scientist. There I developed in particular the method allowing for a quantum simulation of nano-electronic devices with ultracold quantum gases.Since september 2016, I hold the Fondation Sandoz chair in physics of quantum gases at EPFL. There, my group has developed the first cold atoms machine combining Fermi gases with cavity-quantum electrodynamics. We use it to explore new ways of measuring and manipulating quantum matter.

Source officielle

Concepts associés (10)

Ultracold atom

In condensed matter physics, an ultracold atom is an atom with a temperature near absolute zero. At such temperatures, an atom's quantum-mechanical properties become important. To reach such low temperatures, a combination of several techniques typically has to be used. First, atoms are trapped and pre-cooled via laser cooling in a magneto-optical trap. To reach the lowest possible temperature, further cooling is performed using evaporative cooling in a magnetic or optical trap.

Refroidissement d'atomes par laser

vignette|Schéma de refroidissement d'atomes par laser, refroidissement Doppler Le refroidissement d'atomes par laser est une technique qui permet de refroidir un gaz atomique, jusqu'à des températures de l'ordre du mK (refroidissement Doppler), voire de l'ordre du microkelvin (refroidissement Sisyphe) ou encore du nanokelvin. Les gaz ultra-froids ainsi obtenus forment une assemblée d'atomes cohérents, permettant d'accomplir de nombreuses expériences qui n'étaient jusque-là que des expériences de pensée, comme des interférences d'ondes de matière.

Piège magnéto-optique

350px|thumb|Montage expérimental d'un piège magnéto-optique. Un piège magnéto-optique (ou "MOT", de l'anglais magneto-optical trap) est un dispositif qui utilise à la fois le Refroidissement d'atomes par laser et le piégeage magnétique afin de produire des échantillons d'atomes neutres « froids », à des températures pouvant aller jusqu'à quelques microkelvins, à deux ou trois fois la limite de recul du refroidissement Doppler (cf. article principal).

Pince optique

La pince optique est un outil optique introduit en 1987 et utilisé en laboratoire qui permet le piégeage et la manipulation de cibles telles que les cellules, organites ou particules. Elle utilise la force résultant de la réfraction d’un faisceau laser en milieu transparent, pour maintenir et déplacer physiquement des objets diélectriques microscopiques. Des pinces optiques multiples peuvent même être utilisées pour manipuler simultanément plusieurs cibles.

Rayonnement ionisant

vignette|Pouvoir de pénétration (exposition externe).Le rayonnement alpha (constitué de noyaux d'hélium) est arrêté par une simple feuille de papier.Le rayonnement bêta (constitué d'électrons ou de positons) est arrêté par une plaque d'aluminium.Le rayonnement gamma, constitué de photons très énergétiques, est atténué (et non arrêté) quand il pénètre de la matière dense, ce qui le rend particulièrement dangereux pour les organismes vivants.Il existe d'autres types de rayonnements ionisants.

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Effets mécaniques de la lumière

Couvre la formulation et l'interprétation des effets mécaniques de la lumière.

Effets mécaniques de la lumière

Explore les forces exercées par la lumière sur les atomes, y compris la force dipôle et la pression de rayonnement, et discute des applications comme le refroidissement Doppler.

Antennes : Ouvertures et rayonnements

Explore les antennes avec des ouvertures, des problèmes équivalents et des schémas de rayonnement à partir de fentes minces.

Atomes et rayonnements : Propagation des ondes électromagnétiques

Explore la propagation des ondes électromagnétiques, y compris le vecteur de Poynting, l'irradiance, le rayonnement dipolaire, la constante diélectrique et la largeur de ligne naturelle dans les atomes et le rayonnement.

Atomes et rayonnements : Formes linéaires

Explore les atomes et les lignes de rayonnement, couvrant la largeur des lignes, l'élargissement de la durée de vie et les mécanismes d'élargissement, y compris les effets Lorentzian et Doppler.

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