{"id":35,"date":"2023-06-30T21:29:11","date_gmt":"2023-06-30T19:29:11","guid":{"rendered":"http:\/\/gdrcomplexe.fr\/?page_id=35"},"modified":"2023-07-03T12:15:57","modified_gmt":"2023-07-03T10:15:57","slug":"axes-de-recherche","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/gdrcomplexe.fr\/index.php\/axes-de-recherche\/","title":{"rendered":"Axes de recherche"},"content":{"rendered":"

Le contr\u00f4le et l’imagerie dans les milieux diffusants et biologiques

<\/strong>\"\"Une probl\u00e9matique centrale \u00e9tudi\u00e9e par plusieurs \u00e9quipes du GDR est l’imagerie optique profonde en environnement complexe (par ex. les milieux biologiques). Cette imagerie est rendue tr\u00e8s difficile par le ph\u00e9nom\u00e8ne de diffusion multiple qui brouille tout signal au-del\u00e0 de quelques centaines de microns. M\u00eame si d’autres techniques, utilisant par exemple les ultrasons, peuvent p\u00e9n\u00e9trer plus profond\u00e9ment, leurs capacit\u00e9s en termes de r\u00e9solution ou de contraste restent inf\u00e9rieures \u00e0 la microcopie optique. Depuis la fin des ann\u00e9es 2000, les m\u00e9thodes de ‘fa\u00e7onnage du front d’onde’ ont permis des avanc\u00e9es spectaculaires dans ce domaine. Elles consistent \u00e0 manipuler le front d’onde pour contr\u00f4ler la lumi\u00e8re dans le r\u00e9gime de diffusion multiple o\u00f9 aucun photon balistique (ceux utilis\u00e9s dans les m\u00e9thodes traditionnelles d’imagerie) n’est disponible. Elles permettent aujourd’hui d’imager avec une r\u00e9solution in\u00e9gal\u00e9e en milieu complexe, de retrouver des objets cach\u00e9s ou focaliser la lumi\u00e8re sous la limite de diffraction. M\u00eame si les techniques de contr\u00f4le du front d’onde sont aujourd’hui assez matures, le domaine reste tr\u00e8s actif et ne montre pas de signe de ralentissement en termes d’innovation. Au contraire m\u00eame, il b\u00e9n\u00e9ficie actuellement de fortes avanc\u00e9es technologiques r\u00e9centes dans le domaine des modulateurs digitaux et d\u00e9tecteurs (SLM, cam\u00e9ras ultra-rapides, r\u00e9seaux de d\u00e9tecteurs \u00e0 photon unique etc.). Le domaine est \u00e9galement irrigu\u00e9 par la r\u00e9volution r\u00e9cente de l’IA, avec l’\u00e9mergence du deep learning qui permet de simplifier voire de limiter les contraintes du fa\u00e7onnage du front d’onde en termes de traitement du signal ou d’algorithmique.L’imagerie optique bas\u00e9esur des \u00e9tats quantiques, enfin, a r\u00e9cemment \u00e9merg\u00e9 et devrait poursuivre sa dynamique dans les prochaines ann\u00e9es.<\/em>
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La propagation des ondes dans les syst\u00e8mes d\u00e9sordonn\u00e9s, structur\u00e9s ou non lin\u00e9aires<\/strong><\/figure>\n

\"\"Au plan fondamental, le sujet de la propagation des ondes dans les milieux complexes est au coeur du GDR Complexe. Il vise \u00e0 d\u00e9velopper des outils th\u00e9oriques, statistiques et num\u00e9riques pour<\/em> caract\u00e9riser le transport ondulatoire dans les milieux d\u00e9sordonn\u00e9s, structur\u00e9s ou non lin\u00e9aires ou les<\/em> syst\u00e8mes complexes de la physique quantique. \u00c0 noter que ces derni\u00e8res ann\u00e9es, de nombreux concepts<\/em> th\u00e9oriques des milieux d\u00e9sordonn\u00e9s ont\u00a0fortement irrigu\u00e9 le champ pratique, comme la matrice de transmission, l’effet m\u00e9moire, les canaux ouverts ou la matrice de Wigner-Smith. Un autre probl\u00e8me fondamental explor\u00e9 par plusieurs \u00e9quipes du GDR Complexe est la localisation d’Anderson des ondes. Ce sujet continue de susciter des recherches pouss\u00e9es dans les domaines des syst\u00e8mes quantiques d\u00e9sordonn\u00e9s en interaction, de la physique math\u00e9matique ou encore dans les syst\u00e8mes \u00e0 l’interface ordre-d\u00e9sordre. Au niveau interdisciplinaire, enfin, mentionnons le probl\u00e8me de la diffusion de la lumi\u00e8re dans les milieux denses, o\u00f9 les approches habituelles de la diffusion multiple ne fonctionnent plus et o\u00f9 il faut adopter une vision ‘collective’ de l’interaction de la lumi\u00e8re avec le milieu complexe. Ce sujet est aujourd’hui tr\u00e8s \u00e9tudi\u00e9 dans gaz quantiques d’atomes froids (constituant le milieu d\u00e9sordonn\u00e9), mais s’av\u00e8re aussi pertinent dans les mat\u00e9riaux d\u00e9sordonn\u00e9s plus classiques. Il s’agit d’un exemple typique o\u00f9 le maintien des \u00e9changes entre communaut\u00e9s est crucial pour stimuler de nouvelles id\u00e9es.<\/em><\/p>\n

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La physique quantique analogue avec les ondes en milieu complexe<\/h4>\n\n\n
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\"\"<\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Depuis 2018, le GdR s’attache \u00e0 favoriser l’interaction <\/em>avec des sujets interdisciplinaires<\/em> autour de la r\u00e9alisation de syst\u00e8mes quantiques analogues avec des<\/em> ondes. L’id\u00e9e ici est d’exploiter la complexit\u00e9 d’un milieu pour mettre en \u00e9vidence des ph\u00e9nom\u00e8nes<\/em> habituellement rencontr\u00e9s dans le champ des syst\u00e8mes quantiques de la mati\u00e8re condens\u00e9e ou des<\/em> atomes froids.<\/em> R\u00e9cemment, plusieurs \u00e9quipes du GDR ont par exemple illustr\u00e9 cette id\u00e9e en consid\u00e9rant lapossibilit\u00e9 de simuler des effets de mat\u00e9riaux topologiques ou de graph\u00e8ne avec de la lumi\u00e8re ou des<\/em> micro-ondes dans des milieux di\u00e9lectriques, en exploitant la g\u00e9om\u00e9trie de ces derniers et la nature<\/em> vectorielle de la lumi\u00e8re. Dans un esprit similaire, il a \u00e9t\u00e9 montr\u00e9 qu’en propageant de la lumi\u00e8re<\/em> polaris\u00e9e circulairement dans un milieu pr\u00e9sentant du d\u00e9sordre anisotrope, il \u00e9tait possible d’observer<\/em> un effet Hall de spin optique.<\/em> Dans les milieux optiques non lin\u00e9aires, des \u00e9quipes du GDR ont aussi d\u00e9velopp\u00e9 de nombreux<\/em> travaux mettant en \u00e9vidence le concept de ‘fluide de lumi\u00e8re’. Ceux-ci sont bas\u00e9s sur l’id\u00e9e simple qu’un<\/em> laser se propageant dans un milieu faiblement non lin\u00e9aire dans la limite paraxiale est d\u00e9crit par une<\/em> \u00e9quation d’onde identique \u00e0 celle r\u00e9gissant le mouvement d’atomes ultra-froids en physique quantique.<\/em> \u00c0 partir de cette analogie, il devient possible d’envisager la mise en \u00e9vidence de concepts tels que la<\/em> superfluidit\u00e9 ou la condensation de Bose-Einstein des ondes classiques.<\/em> Pour terminer, plusieurs \u00e9quipes du GDR travaillent depuis r\u00e9cemment sur la propagation des<\/em> ondes dans les milieux dits ‘variables temporellement’, dans lesquels un param\u00e8tre du milieu est chang\u00e9<\/em> de mani\u00e8re plus ou moins rapide dans le temps. Cette notion est aujourd’hui explor\u00e9e \u00e0 la fois<\/em> th\u00e9oriquement et exp\u00e9rimentalement. Elle ouvre la voie \u00e0 la r\u00e9alisation de syst\u00e8mes ondulatoires de<\/em> Floquet et de cristaux temporels, ou encore \u00e0 la simulation d’effets cosmologiques ou de physique<\/em> statistique hors d’\u00e9quilibre.<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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