Grâce à la lumière issue de faisceaux lasers, il est possible de créer des « paysages de potentiel » qui permettent de contrôler le mouvement d’atomes préalablement refroidis. Les atomes peuvent rester confinés dans ces cages de lumière pendant de longues durées et leur dynamique y prend des formes très variées, en fonction de la nature du paysage réalisé. Après avoir présenté les principes de base qui régissent le contrôle du mouvement atomique par la lumière, nous nous intéresserons plus particulièrement aux réseaux optiques, c’est-à-dire aux potentiels périodiques créés par une ou plusieurs ondes lumineuses stationnaires.
Le mouvement d’atomes dans un réseau optique présente une analogie profonde avec celui d’électrons dans un cristal ; nous montrerons donc comment lui appliquer les concepts issus de la physique des solides, théorème de Bloch, bandes d’énergies, modèles des liaisons faibles et fortes, etc. Nous discuterons ensuite certaines applications remarquables des réseaux optiques, comme le phénomène de localisation dynamique et les oscillations de Bloch. Nous terminerons le cours de cette année avec quelques illustrations du lien entre phases quantiques, géométrie et topologie dans ces réseaux.
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