Juliette Billy est enseignante-chercheuse à l’Université Toulouse III – Paul Sabatier depuis 2013. Elle y enseigne la physique et mène ses travaux de recherche en physique quantique dans le domaine des atomes froids au Laboratoire collisions agrégats réactivité (LCAR - CNRS ; Université Toulouse III - Paul Sabatier).

Les recherches de Juliette Billy portent sur l’étude d’ensembles d’atomes refroidis à quelques milliardièmes de degrés au-dessus du zéro absolu (correspondant à -273,15 °C). À ces très basses températures, les atomes utilisés agissent tous de la même manière et peuvent se comporter comme des ondes ; ils forment ce qu’on appelle un condensat de Bose-Einstein, un nouvel état de la matière régi par les lois de la mécanique quantique.

Le but des recherches de Juliette Billy est d’étudier expérimentalement les propriétés fondamentales de ces condensats. Dans ses expériences, les rôles de la matière et de la lumière sont échangés par rapport à ce qui est fait traditionnellement : au lieu d’utiliser des objets matériels pour manipuler la lumière, c’est la lumière qui est utilisée pour manipuler les atomes. Plus particulièrement, Juliette Billy s’intéresse à la propagation de condensats dans des paysages lumineux créés avec des faisceaux laser. Il est ainsi possible de créer des « murs » de lumière pour les atomes et elle a, par exemple, récemment étudié le temps nécessaire aux atomes pour passer à travers ces murs de lumière.

Les expériences de Juliette Billy ont ainsi pour objectif de mieux comprendre le comportement des atomes froids à l’échelle microscopique et d’aller vers un meilleur contrôle de leurs propriétés. Elles lui permettent également d’étudier de manière très contrôlée des phénomènes relevant de la physique du solide. Les études menées sur les atomes froids, en collaboration avec des laboratoires français et étrangers, permettent généralement d’explorer les possibilités offertes par la mécanique quantique pour le développement de nouvelles technologies quantiques.