Expériences QND en électrodynamique quantique avec des atomes de Rydberg

À partir de la quatrième leçon, nous avons abordé la description du comptage non destructif de photons micro-ondes dans une cavité de très grand facteur de qualité. Cette méthode QND, qui atteint la résolution des quanta de rayonnement, exploite les concepts de l’Electrodynamique Quantique en Cavité (CQED), dont nous avons commencé par rappeler les principes. Nous avons évoqué brièvement des expériences de CQED faites dans le domaine optique pour les distinguer des études micro-onde qui nous intéresseront plus particulièrement ici. La méthode QND de comptage utilise pour détecter les photons les propriétés remarquables des atomes de Rydberg dans des états circulaires couplés à une cavité micro-onde supraconductrice. Nous avons consacré l’essentiel de la leçon aux atomes, et laissé la description de la cavité pour la leçon suivante. Un aspect remarquable du principe de correspondance est que les propriétés des états circulaires (dont tous les nombres quantiques sont grands) peuvent se comprendre à partir d’une description quasi-classique, en n’introduisant les concepts quantiques (quantification des orbites atomiques et du champ rayonné) que de façon minimale, à l’image de la description de l’ancienne théorie des quanta de Bohr. Nous avons décrit ainsi classiquement le rayonnement de ces états circulaires, leur susceptibilité aux champs électriques et leur couplage à la cavité. Nous avons enfin analysé les méthodes de préparation et de détection des atomes de Rydberg circulaires et leur sélection en vitesse.