Sources de photons uniques et expérience à choix retardé de Wheeler : la dualité onde corpuscule à l'épreuve de l'expérience

Abstract

La theorie quantique necessite de renoncer a certaines images classiques heritees du sens commun. Elle stipule en particulier une description duale de la lumiere et de la matiere, presentant simultanement les proprietes d'une onde et d'une particule et conduisant ainsi a des representations classiques de la realite physique incompatibles. Le travail decrit dans cet ouvrage s'inscrit dans l'etude de la dualite onde-corpuscule pour un photon unique a l'aide d'une source de photons uniques fondee sur l'excitation impulsionnelle d'un centre colore NV individuel dans un nanocristal de diamant. Nous presentons dans un premier temps une experience d'interference a un photon tres proche dans sa conception de celle des trous d'Young. Cette experience nous permettra de discuter de la complementarite entre interference et connaissance du chemin suivi par la particule dans l'interferometre. Pour aller un peu plus au cœur des problemes conceptuels souleves par la dualite onde-corpuscule, nous decrivons par la suite la realisation experimentale de l'experience de pensee dite de “choix retarde” proposee par Wheeler au debut des annees soixante-dix. Dans cette experience, la decision de fermer ou non l'interferometre, et donc d'observer soit les interferences (associe a une propriete ondulatoire) soit le chemin suivi par le photon dans l'interferometre (associe a une propriete de type corpusculaire), n'est prise qu'une fois que le photon a franchi l'element separateur a l'entree de l'interferometre. Les resultats de cette experience nous permettront de conclure qu'aucune realite physique classique ne saurait etre attribuee au photon independamment de l'appareil de mesure, comme le stipule le principe de complementarite.