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Actualité de l'ENS de Lyon

Une étape cruciale pour l'optique quantique électronique

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Publication

Résumé

Publication dans Science par Pascal Degiovanni du laboratoire de Physique

Description

Pascal Degiovanni, du laboratoire de physique de l’ENS de Lyon est co-auteur d'un article publié dans Science du 1er mars 2013. Cet article présente une expérience réalisée par les chercheurs du laboratoire Pierre Aigrain (ENS Paris) avec la collaboration de l'ENS de Lyon (modélisation théorique) et du laboratoire Photonique et Nanostructures à Marcoussis (fabrication d'échantillons), dans le cadre d'une ANR blanche "1shot" dont l'ENS de Lyon est partenaire. La photo ci-contre a été prise au Laboratoire Pierre Aigrain et montre le coeur du dispositif expérimental en train d'être sorti du cryostat où les expériences sont conduites à des températures de quelques centièmes de degrès Kelvin (photo de droite). Apparaissent G. Fève, responsable de l'expérience (sur la mezzanine) et E. Bocquillon, doctorant à ENS Paris. Photo P. Degiovanni.
optique-quantique1_1363020492188-jpgLes travaux objets de cette publication dans Science démontrent la possibilité de générer deux électrons indiscernables dans un conducteur électrique à l'aide de deux sources indépendantes synchronisées. Cette expérience constitue un jalon dans le développement de l'optique quantique électronique. L'objectif à long terme est de coder et de traiter de l'information quantique sur les degrés de liberté des électrons itinérants comme on le fait pour les photons. On peut aussi voir cela comme une exploration des lois ultimes de l'électricité dans la limite de l'électron unique et dans des circonstances où l'environnement extérieur influe au minimum sur le comportement du conducteur (nano-électronique quantique). Lire le viewpoint associé dans le numéro de Science où l'article est paru.

Optique quantique électronique ENS Lyon DegiovanniVue d'artiste de l'expérience. Les électrons émis par chaque source, représentés par un paquet d’onde se propagent alors le long du bord de l’échantillon vers une lame séparatrice électronique constituée des deux électrodes or au centre de la figure. Lorsqu’un électron parvient sur la lame (l’autre entrée restant vide), il ressort aléatoirement dans l’une des deux sorties. La figure représente le cas de parfaite synchronisation entre les sources, les électrons émis par chaque émetteur parviennent simultanément sur la lame séparatrice. L’effet d’interférences à deux particules se manifeste alors par la sortie systématique des deux électrons dans deux bras de sortie distincts de la lame séparatrice. Crédits : D. Darson, Laboratoire Pierre Aigrain,
Source : "Coherence and Indistinguishability of Single Electrons Emitted by Independent Sources" - Science 1er mars 2013.

Ils sont Lyonnais et ils ont travaillé sur ce projet


P. Degiovanni (DR2 CNRS), Ch. Grenier (doctorant de sept. 2008 à sept. 2011), R. Hervé (AP en 2010-2011), E. Thibierge (doctorant depuis sept. 2012) et D. Ferraro (postdoc depuis sept. 2012) et enfin C. Fevrier, A. Feller et A. Ghibaudo (stagiaires L3 et M1), Ecole Normale Supérieure, Paris.

La contribution lyonnaise

Pour cette collaboration scientifique les Lyonnais ont développé le formalisme de l'optique quantique électronique, c'est-à-dire le cadre conceptuel qui permet de comprendre ces expériences. Pour les photons, cela existe depuis les années 60 et a valu le prix Nobel à Roy J. Glauber; mais les expériences avec des électrons sont difficiles à réaliser, et plutôt récentes. L'article dans Science est en fait le 7e issu de cette collaboration.