Le développement spectaculaire des techniques de manipulation et de refroidissement d’atomes par des champs électromagnétiques a conduit à l’émergence d’une nouvelle thématique, les gaz quantiques. Dans ces assemblées d’atomes, le comportement collectif des particules est très différent de celui prédit par la physique classique. Pour atteindre ce régime, il faut que la longueur d’onde de De Broglie, qui caractérise la taille d’un paquet d’ondes atomiques, soit supérieure à la distance moyenne entre particules. De plus, la nature statistique des particules, bosonique ou fermionique, conduit à des comportements radicalement différents pour ces gaz quantiques. Les bosons subissent à basse température un phénomène de condensation de Bose-Einstein : une fraction macroscopique des atomes s’accumule dans le même état quantique, ce qui confère au système des propriétés de cohérence exceptionnelles. Les fermions suivent le principe de Pauli, qui interdit de placer plus d’une particule dans un état quantique donné, et ont donc un comportement radicalement différent. Une idée directrice de nos recherches, à la fois expérimentales et théoriques, consiste à utiliser ces gaz quantiques aux propriétés bien contrôlées pour simuler des situations inspirées de la physique de la matière condensée et encore mal comprises.