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Claude Cohen Tannoudji

Prix Nobel en 1997 pour le ralentissement et le piégeage des atomes par la lumière laser.

Ses travaux sont à la source des recherches actuelles de l'IFRAF.



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L’information quantique avec des atomes froids

Ce volet de l’activité de l’IFRAF est plus prospectif mais non moins important. Les communications quantiques et l’information quantique représentent une voie très prometteuse. Les protocoles de communication quantique fournissent une garantie de sécurité presqu’absolue pour toutes sortes de transactions commerciales. Les ordinateurs quantiques auront un potentiel de calcul sans précédent pour certains types d’opérations et devraient permettre d’envisager de comprendre des systèmes et des phénomènes très complexes

Les gaz d’atomes froids et ultra-froids, de même que les atomes ou ions isolés et piégés en petit nombre, permettent un niveau de contrôle sans précédent sur les degrés de liberté quantiques de ces systèmes et l’on peut déjà envisager de nouveaux dispositifs qui exploitent les effets quantiques, fondés sur l’intrication entre particules (photon/photon, atome/photon ou atome/atome). Les ions piégés sont une autre option. On sait maintenant réaliser des générateurs de photons uniques, des répéteurs quantiques pour les communications, des portes quantiques pour q-bits photoniques, etc.

L’IFRAF a déjà plusieurs équipes qui travaillent dans ces directions et leur nombre va se multiplier dans les années à venir, maintenant que l’on sait manipuler des atomes uniques par pinces optiques, les piéger sur des puces (les « atom-chips »), ou encore utiliser les fortes propriétés non linéaires des ensembles d’atomes froids pour réaliser des portes de logique quantique. Les atomes froids dans des réseaux optiques sont aussi de bons candidats pour le calcul quantique, de même que les ensembles d’ions refroidis et piégés.

Le domaine requiert encore beaucoup de recherches et de développements technologiques pour qu’on identifie les dispositifs les plus prometteurs. Certaines applications ont déjà émergé, comme la cryptographie quantique. Pour d’autres, comme les communications quantiques à longue distance, les échelles de temps sont plus longues ; pour d’autres enfin, comme le calcul quantique, l’aboutissement n’est pas assuré. Toutefois le champ est si riche que tous les pays développés investissent fortement en recherche sur ces thèmes et les équipes de l’IFRAF y seront très présentes.