Mémoire présenté et défendu publiquement en vue de l' obtention du grade de licencié en sciences physiques

Résumé,

En théorie quantique, on ne peut pas déterminer, avec une précision infinie, la valeur du champ d'une onde électromagnétique. Il existe en effet une relation d'incertitude de heisenberge imposant une limite inférieure au produit des variances des deux composants de quadrature du champ, ou encore au produit des variances de l'intensité et de la phase de ce champ.

Cette limite n'a pas uniquement un intérêt théorique : elle est effectivement atteinte dans certaines mesures de grande précision. On observe alors sur le photodétecteur des fluctuations incontrôlables d'origine quantique, appelées bruit quantique, qui limitent la précision des mesures. Il est important de bien comprendre les caractéristiques de ce bruit pour pouvoir éventuellement le réduire.

En effet, dans la quasi-totalité des cas en optique, on ne mesure qu'une seule observable relative au champ, par exemple son intensité et non sa phase. Or, il existe des états de la lumière pour lesquels les fluctuations quantiques sont réduites (comprimées) sur l'une des observables, au prix évidemment d'une augmentation de bruit sur l'observable conjuguée. On voit l'intérêt de l'utilisation de tels états de la lumière, appelés états comprimés ("squeezed states" en angalais), pour augmenter la sensibilité de certaines mesure en optique.

Les expériences d'interférence fournissent des exemples de l'application de la distribution mécanique de nombres de photons quantiques. Nous considérons l'interféromètre de Michelson et déterminons comment la statistique du nombre de photons de la lumière de sortie est liées à la distribution de probabilité P" de la lumière d'entrée.