Missions

Mener des recherches expérimentales, analyser les données, modéliser, divulguer les conclusions scientifiques.

Activités

L'optomécanique, l'interaction entre la lumière et les oscillateurs mécaniques, est un domaine en plein essor à l'interface de l'optique quantique, de la physique mésoscopique et des micro/nano-systèmes mécaniques [1].
En utilisant la lumière, il a récemment été possible de contrôler et de lire les états quantiques de résonateurs mécaniques mésoscopiques. Cela a notamment été réalisé avec des résonateurs à disque nano-optomécaniques (voir l'image ci-dessous) fabriqués dans notre équipe, où le confinement simultané de la lumière et du mouvement mécanique dans un volume submicronique permet une forte interaction optomécanique [2]. Les implications de ces développements dans le domaine de la détection quantique restent à explorer.
Ce projet vise à faire entrer les sondes mécaniques à balayage dans le domaine quantique expérimental en utilisant l'optomécanique [3,4]. La théorie quantique postule en effet que les échanges d'énergie entre systèmes physiques ont lieu avec une certaine granularité, dans des quantités qui sont des multiples d'un quantum d'énergie. Ce régime quantique des interactions n'a jamais été illustré par des mesures mécaniques locales, telles que celles réalisées avec un microscope à force atomique (AFM). La détection de l'échange d'un seul quantum d'énergie entre un système physique et une sonde de force mécanique représente le niveau ultime de sensibilité permis par les lois microscopiques, et constitue donc un enjeu scientifique et technologique considérable pour les applications de détection de l'optomécanique [5]. Ce projet vise à atteindre ce régime expérimental, avant d'aborder le sujet de la production d'états quantiques arbitraires, pour une détection optimale.

[1] I. Favero et K. Karrai. Nat. Phot. 3, 201 (2009). M. Aspelmeyer, Rev. Mod. Phys. 86, 1391 (2014) [2] C. Baker, ..., et I. Favero. Opt. Express 22, 14072 (2014).
[3] P. Allain et al, Nanoscale 12, 2939 (2020).
[4] L. Schwab et al, Microsystems & Nanoengineering 8 (1) 1 (2022).
[5] S. Sbarra, L. Waquier, S. Suffit, A. Lemaître et I Favero. Nature Communications 13 (1), 6462 (2022).

Compétences

Optique, optique quantique, mécanique, matière condensée, semiconducteurs

Contexte de travail

Equipe de recherche expérimentale Light and Mechanics,
https://mpq.u-paris.fr/lime/

Contraintes et risques

Risques inhérents aux lasers et à la cryogénie. Pas de contrainte particulière.