Après des études à l'École Normale Supérieure de Fontenay-aux-Roses, Anne L'Huillier effectue ses recherches au centre CEA de Saclay dans un laboratoire spécialiste de l'interaction entre les lasers intenses et la matière (actuel Lidyl du CEA-Iramis). En 1987, elle contribue de façon centrale à la première observation d'un processus spectaculaire : celui de la focalisation d'un laser infrarouge intense dans un gaz d'atomes qui induit l'émission d'un grand nombre de nouvelles « couleurs », dont les fréquences sont multiples de la fréquence laser (comme en musique, les harmoniques de la note fondamentale). Ce processus de génération d'harmoniques d'ordre élevé convertit les impulsions infrarouges dans l'extrême ultraviolet, tout en comprimant leur durée à l'échelle de l'attoseconde. Cette observation sera démontrée quatorze ans plus tard, en 2001, par les deux autres co-lauréats du prix Nobel de physique 2023, Pierre Agostini et Ferenc Krausz.
Anne L'Huillier a joué dès l'origine un rôle crucial en développant des investigations aussi bien expérimentales que théoriques pour comprendre l'origine physique d'un processus que la théorie n'avait pas prévu. À partir de 1995, elle poursuit ses recherches à l'Université de Lund en Suède, tout en cultivant des liens fructueux et de nombreuses collaborations avec la communauté française. Elle perfectionne alors la source d'impulsions lumineuses attosecondes, et la met en œuvre pour imager en temps réel les mouvements des électrons au cœur des atomes et des molécules. Les possibilités sont prodigieuses ! Parmi les nombreuses voies d'applications, Anne L'Huillier étudie avec succès l'effet photoélectrique en temps réel, ce processus qu'Einstein avait théorisé en 1905 par l'absorption d'un quantum de lumière (le photon) et l'émission quasi-simultanée d'un électron.
Une reconnaissance internationale
À l'échelle internationale, la science attoseconde prend forme avec une croissance exponentielle, débordant de son domaine d'origine, la physique, vers la chimie, la biologie et la science des matériaux. D'importants investissements mondiaux sont consacrés à la construction et à l'exploitation d'installations attoseconde. La France dispose de plusieurs plateformes de pointe hébergées par 4 laboratoires : le Celia à Bordeaux, l'ILM à Lyon, le LOA à Palaiseau et le Lidyl à Saclay (Attolab).
Récompensée par de nombreuses distinctions internationales, telles que le prix Wolf 2022, le prix BBVA 2023, Anne L'Huillier est élue aux Académies des Sciences Suédoise, Américaine et Française. Outre son action pour la structuration de la communauté, elle s'implique largement dans l'enseignement et le mentorat, par lesquels elle transmet tout son enthousiasme pour la science. Elle a ainsi formé plusieurs générations d'étudiants et de post-doctorants, qui explorent aujourd'hui les frontières de ce nouveau domaine.