OPTOMéCANIQUE DOSSIER millions pour les membranes à cristal phononique , voir la figure 4 ) et la possibilité de les coupler à tous les effets et systèmes possibles et imaginables : cavités , atomes , centres NV , forces , accélérations , contraintes mécaniques , champs extérieurs … Au-delà du simple refroidissement dans l ’ état quantique fondamental , bientôt réalisé sur toutes sortes de systèmes , des propriétés purement quantiques sont mises en évidence : asymétrie des bandes latérales ( liée aux propriétés des opérateurs â et â † ) [ 8 ], états comprimés du mouvement , intrication de deux résonateurs ou état chat de Schrödinger d ’ un résonateur mécanique [ 9 ]… avec des masses s ’ échelonnant sur près de 20 ordres de grandeur , des nanoparticules en silice piégées dans des pinces optiques ( m ~ 10 – 18 kg ) aux miroirs suspendus d ’ Advanced LIGO ( m ~ 40 kg ). Facilement couplés au champ optique ou micro-ondes , éventuellement aux deux simultanément , les systèmes optomécaniques sont notamment envisagés comme mémoires quantiques ou pour effectuer la transduction entre ces deux domaines de fréquences , pour permettre la dissémination par fibre optique d ’ information quantique entre deux nœuds quantiques ( placés dans des cryostats , dans lesquels fonctionnent les systèmes de qubits supraconducteurs ).
CONCLUSION : VERS L ’ OPTOMÉCANIQUE QUANTIQUE Parallèlement au développement des sources de lumière comprimée et à leur application aux interféromètres gravitationnels , les progrès considérables effectués récemment en micro- et nanofabrication ont permis l ’ émergence d ’ un nouveau domaine ,
Figure 4 . 25 ans d ’ évolution des résonateurs optomécaniques au Laboratoire Kastler Brossel . 1999 : miroir plan-convexe en silice fondue . 2006 : micropuce en silicium . 2010 : membrane à cristal photonique en InP ( collaboration avec le C2N ). 2016 : vue optique de la face supérieure d ’ un micropilier en quartz ( collaboration avec l ’ ONERA ). 2019 : oscillateur de torsion en silicium ( avec un miroir de Bragg , collaboration avec le LENS Florence ). 2021 : Membrane à cristal phononique en SiN . Les traitements diélectriques ( 1999 , 2006 et 2016 ) ont été réalisés au Laboratoire des Matériaux Avancés de Villeurbanne .
l ’ optomécanique , qui consiste à coupler des résonateurs mécaniques mésoscopiques à la lumière , dans le domaine optique ou microondes . Audelà des applications à la métrologie ( thermométrie , capteurs de pression , microscopie à force atomique …), l ’ accent peut être mis sur l ’ état quantique des champs ( génération de lumière comprimée ), sur celui du résonateur ( états non-classiques ) ou sur les deux ( intrication entre la lumière et l ’ état quantique du résonateur ). Ce domaine est très prometteur pour le traitement quantique de l ’ information ou pour l ’ étude des fondements de la mécanique quantique , par exemple la caractérisation d ’ états quantiques et de leur décohérence pour des résonateurs mécaniques macroscopiques [ 10 ].
RÉFÉRENCES
[ 1 ] C . M . Caves , Phys . Rev . Lett . 45 , 75 ( 1980 ) [ 2 ] F . Acernese et al ., Phys . Rev . Lett . 123 , 231108 ( 2019 )
REMERCIEMENTS Les travaux résumés ici ont été menés en partie dans l ’ équipe Optomécanique et Mesures Quantiques du Laboratoire Kastler Brossel , en collaboration avec Antoine Heidmann , Michel Pinard , Tristan Briant , Samuel Deléglise et Thibaut Jacqmin . Ils ont également profité de nombreuses collaborations en France et à l ’ étranger , notamment avec plusieurs équipes de la Collaboration Virgo , le Laboratoire des Matériaux Avancés , l ’ équipe de Francesco Marin au LENS de Florence , l ’ équipe de Rémy Braive au Centre de Nanosciences et Nanotechnologies et celle d ’ Olivier Le Traon au Département de Mesures Physiques de l ’ ONERA .
[ 3 ] M . Aspelyer , T . Kippenberg et F . Marquardt , Rev . Mod . Phys . 86 , 1391 ( 2014 ) [ 4 ] T . P . Purdy , R . W . Peterson et C . A . Regal , Science 339 , 801 ( 2013 ) [ 5 ] P . -F . Cohadon , M . Pinard et A . Heidmann , Phys . Rev . Lett . 83 , 3174 ( 1999 ) [ 6 ] S . Gigan et al ., Nature 444 , 67 ( 2006 ). O . Arcizet et al ., Nature 444 , 71 ( 2006 ) [ 7 ] J . D . Teufel et al ., Nature 475 , 359 ( 2011 ) [ 8 ] A . H . Safavi-Naeini et al ., Phys . Rev . Lett . 108 , 033602 ( 2012 ) [ 9 ] M . Bild et al ., Science 380 , 274 ( 2023 ) [ 10 ] M . Croquette et al ., AVS Quantum Sci . 5 , 014403 ( 2023 )
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