Physique quantique : l’histoire sans fin du contrôle

par David Guéry-Odelin

Quantum Engineering Group

La physique quantique naît d’une impasse reposant pourtant sur une expérience banale : la couleur émise par un corps chauffé. À la fin du XIXᵉ siècle, malgré les progrès considérables réalisés en physique, l’émission lumineuse d’un tel corps demeure inexplicable dans le cadre classique. Quelques décennies plus tard, ce phénomène trouve sa place dans la nouvelle physique quantique, dont le formalisme révèle une idée inédite : l’émission stimulée, qui conduira à l’invention du laser. Celui-ci constitue l’un des premiers grands succès des technologies quantiques.

Au cours du XXᵉ siècle, de nouveaux jalons apparaissent. Les physiciens apprennent à contrôler un grand nombre d’ingrédients du monde microscopique : ils mesurent et manipulent des photons (grain de lumière) un par un, parviennent à piéger un électron unique, ou encore à immobiliser et contrôler un seul atome.

Parallèlement, dans les années 1950, la théorie mathématique du contrôle optimal se développe. Lev Pontryagin formalise la trajectoire idéale pour une contrainte donnée, tandis que Rudolf Kalman conçoit les techniques de suivi qui seront notamment utilisées dans les missions Apollo. Aujourd’hui, ces outils mathématiques sont mis à profit pour approcher les limites ultimes imposées par la mécanique quantique.

Cette conférence propose un voyage à travers cette histoire sans fin du contrôle : des origines du quantique jusqu’aux technologies quantiques émergentes.

David Guéry-Odelin est ancien élève de l’École Normale Supérieure (Ulm) et agrégé de physique. Il a soutenu en 1998 une thèse sur les condensats de Bose-Einstein sous la direction de Jean Dalibard. Professeur de physique à l’Université de Toulouse et membre senior de l’Institut Universitaire de France, il a reçu le prix Servant 2013 de l’Académie des Sciences. Spécialiste des gaz quantiques, du chaos et du contrôle quantique, il a coécrit avec Claude Cohen-Tannoudji (prix Nobel 1997) un ouvrage publié en 2011 sur les avancées de la physique atomique.