Comptage QND de N photons : projection progressive du champ

La sixième leçon a montré comment la méthode de mesure QND dispersive de 0 ou 1 photon peut être généralisée au comptage d’un nombre de photons supérieur à 1. Nous avons rappelé que la mesure d’un quantum de lumière unique nécessitait que le déphasage Φ₀ induit par un photon sur le dipôle atomique vaille π. Chaque atome, décrit comme un spin, sort alors de l’appareil en pointant le long de l’une de deux directions opposées, indiquant que C contient 0 ou 1 photon. Le réglage Φ₀ = π est adapté à la mesure de la parité du nombre n de quanta, assimilable à n si le champ, très faible, a une probabilité négligeable de contenir plus d’un photon. Pour des champs plus grands, le comptage QND reste possible en modifiant Φ₀. La valeur de n ne peut plus être obtenue à l’aide d’un seul ‘spin’ mais doit être extraite d’un ensemble d’atomes. En détectant les ‘spins’ de cet ensemble un à un, on observe l’évolution progressive du champ vers un état de Fock, ce qu’on appelle l’effondrement ou ‘collapse’ de sa fonction d’onde. La répétition de la mesure correspondant au passage dans C d’ensembles d’atomes successifs, révèle la cascade en marches d’escalier du nombre de photons vers le vide, due à la relaxation du champ. Après quelques rappels et remarques générales, nous avons analysé cette procédure de mesure idéale de la lumière en l’appliquant à un petit champ cohérent.