Le français Serge Haroche prix Nobel de physique 2012 avec l’américain David Wineland

Les deux chercheurs, tous deux nés en 1944,  ont inventé indépendamment des méthodes pour mesurer et manipuler des particules individuelles tout en préservant leurs propriétés quantiques. Ils ont ainsi ouvert une nouvelle ère dans la recherche expérimentale en mécanique quantique.

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Le français Serge Haroche prix Nobel de physique 2012 avec l’américain David Wineland

Serge Haroche est un spécialiste de la physique atomique et de l’optique quantique. Il dirige une équipe au sein du laboratoire Kastler Brossel du Département de Physique de l’ENS. Dave Wineland est chercheur au National Institute of Standards and Technology (Etats-Unis). Les deux chercheurs sont nés en 1944.

La difficulté, avec les phénomènes quantiques, c’est qu’ils disparaissent dès que l’on veut les mesurer ou les observer. Ainsi, la théorie prévoit qu’une particule quantique peut être simultanément dans plusieurs états d’énergie superposés. Mais ce phénomène n’existe plus dès que la particule entre en contact avec un instrument. Du coup, les spécialistes de la physique quantique en sont souvent réduits à faire des "expériences de pensée", faute d’expérimentations concrètes.

Les travaux des deux prix Nobel ont ouvert une nouvelle ère dans la recherche expérimentale en mécanique quantique. Tous deux ont réussi à observer des états quantiques, par des méthodes qui se ressemblent.

David Wineland a piégé des ions au moyen de champs électriques, dans le vide et à très basse température. Tout l’art du physicien est alors dans l’utilisation de deux lasers : l’un pour figer complètement l’ion piégé (il est alors dans son état d’énergie minimale), l’autre pour le placer dans deux états d’énergie superposés.

Serge Haroche a fait le contraire : il a piégé des photons dans une cavité de quelques centimètres comprise entre deux miroirs, et introduit dans la cavité des atomes qui détecte l’état d’un photon sans le détruire. Les travaux de Serge Haroche lui ont déjà valu la médaille d’or du CNRS en 2009. Ils ont permis d’étudier et d’illustrer expérimentalement certains postulats de la mécanique quantique qui défient l’intuition.

Au-delà de ces enjeux très fondamentaux, ces manipulations de photons et d’atomes permettent de réaliser des prototypes démontrant des méthodes générales de stockage d’information et de calcul quantique, qui feront peut-être les ordinateurs de demain. Ce type de travaux a aussi permis la construction d’horloges cent fois plus précises que les horloges atomiques actuelles.

Portrait vidéo de Serge Haroche, par le CNRS


Serge Haroche, un arpenteur du monde quantique par CNRS

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