Chapitre 17
Champ électromagnétique
quantifié
Ce chapitre traite de la quantification du champ électromagnétique, qui
permet de justifier le concept de photon, et de quelques applications importantes. La section 17.1 donne les bases de cette quantification, en commençant
par un cas simple, celui d’un mode unique. La section 17.2 étudie les états
du champ électromagnétique : état du vide, états cohérents, états de Fock
(c’est-à-dire à nombre de photons fixé), états comprimés. Ces notions sont
appliquées à la physique des lames séparatrices. Le § 17.2.3 introduit le hamiltonien approché de l’interaction d’un atome à deux niveaux avec un champ
quantifié, dans la version de Jaynes-Cummings. La section 17.3 décrit l’interaction atome-champ, d’abord dans le cadre du champ classique, puis dans
celui du champ quantifié. Enfin, la section 17.4 décrit quelques résultats de
base simples sur la détection et les corrélations de photons, en terminant par
l ’ e ff e tH a n b u r y - B r o w ne tT w i s s .
17.1 Quantification du champ
électromagnétique
Nous avons déjà rencontré à plusieurs reprises le concept de photon. Le
photon est associé aux propriétés quantiques du champ électromagnétique,
et pour donner un statut théorique à ce concept, il faut quantifier le champ
électromagnétique. Ceci se fera très simplement si l’on reconnaît l’analogie
entre un mode du champ et un oscillateur harmonique.
Avant de passer à la quantification du champ électromagnétique, rappelons
les équations de Maxwell (1.8)–(1.9) pour le champ électrique
E et le champ
magnétique
B
Champ électromagnétique
quantifié
Ce chapitre traite de la quantification du champ électromagnétique, qui
permet de justifier le concept de photon, et de quelques applications importantes. La section 17.1 donne les bases de cette quantification, en commençant
par un cas simple, celui d’un mode unique. La section 17.2 étudie les états
du champ électromagnétique : état du vide, états cohérents, états de Fock
(c’est-à-dire à nombre de photons fixé), états comprimés. Ces notions sont
appliquées à la physique des lames séparatrices. Le § 17.2.3 introduit le hamiltonien approché de l’interaction d’un atome à deux niveaux avec un champ
quantifié, dans la version de Jaynes-Cummings. La section 17.3 décrit l’interaction atome-champ, d’abord dans le cadre du champ classique, puis dans
celui du champ quantifié. Enfin, la section 17.4 décrit quelques résultats de
base simples sur la détection et les corrélations de photons, en terminant par
l ’ e ff e tH a n b u r y - B r o w ne tT w i s s .
17.1 Quantification du champ
électromagnétique
Nous avons déjà rencontré à plusieurs reprises le concept de photon. Le
photon est associé aux propriétés quantiques du champ électromagnétique,
et pour donner un statut théorique à ce concept, il faut quantifier le champ
électromagnétique. Ceci se fera très simplement si l’on reconnaît l’analogie
entre un mode du champ et un oscillateur harmonique.
Avant de passer à la quantification du champ électromagnétique, rappelons
les équations de Maxwell (1.8)–(1.9) pour le champ électrique
E et le champ
magnétique
B