Optique quantique

Onde ou particule, le photon défie toujours l’intuition

¹ Laboratoire de Physique de la Matière Condensée, CNRS UMR 7336, Université Nice Sophia Antipolis, 06108 Nice Cedex 2, France
² Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantique, CNRS UMR 7162, Université Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, 75013 Paris, France

^* sebastien.tanzilli@unice.fr

Résumé

La dualité onde/particule se teste la plupart du temps à l’aide de photons uniques envoyés dans un interféromètre de Mach-Zehnder équilibré. On peut alors observer des comportements considérés comme mutuellement exclusifs, à savoir ondulatoire (présence d’interférences) ou corpusculaire (absence d’interférences) selon la présence ou l’absence de la lame séparatrice en sortie de l’interféromètre.

Nous présentons un nouveau type d’expérience de complémentarité dans laquelle cette lame séparatrice est préparée dans une superposition cohérente lui permettant d’être à la fois présente et absente. Cette préparation est « activée » grâce à l’emploi de paires de photons intriqués en polarisation. L’un des photons, dit test, est envoyé dans l’interféromètre et est détecté alors que son jumeau, dit corroborant, permet de déterminer si un comportement de type ondulatoire, corpusculaire ou intermédiaire a été observé pour le photon test. En manipulant l’état de polarisation du photon corroborant et la phase de l’interféromètre du photon test, nous observons une transition continue entre aspects ondulatoire et corpusculaire, signature forte de la notion de complémentarité introduite par Bohr et donc de la non exclusivité de ces comportements.