Serge Haroche (narozen 11. září 1944, Casablanca, Maroko), francouzský fyzik, který získal Nobelovu cenu za fyziku za rok 2012 za vymezení metod studia kvantového mechanického chování jednotlivých fotonů. Cenu sdílel s americkým fyzikem Davidem Winelandem.
Haroche získal tituly z fyziky v roce 1967 od École Normale Supérieure v Paříži a doktorský titul v roce 1971 od Université Paris VI (nyní Université Pierre et Marie Curie), kde jeho poradcem byl francouzský fyzik Claude Cohen-Tannoudji. V letech 1972 a 1973 působil jako postdoktorand na Stanfordské univerzitě v Kalifornii, kde pracoval v laboratoři amerického fyzika Arthura Schawlowa. Do roku 1984 byl docentem v École Polytechnique v Paříži (a od roku 1976 v Palaiseau). Od roku 1982 do roku 2001 byl profesorem v École Normale Supérieure v Paříži. V letech 1984 až 1993 byl profesorem na Université Pierre et Marie Curiefrom a v letech 1984 až 1993 profesorem na Yale University v New Haven v Connecticutu. V roce 2001 se stal profesorem na Collège de France v Paříži, kde byl předsedou kvantové fyziky. Haroche působil jako prezident vysoké školy od roku 2012 do roku 2015, kdy odešel do důchodu jako emeritní profesor.
Harocheova práce se soustředila na studium jednotlivých mikrovlnných fotonů zachycených mezi dvěma zrcadly. Fotonový lapač měl délku 2,7 cm (1,1 palce) a byl ohraničen dvěma zakřivenými supravodivými zrcátky. K detekci zachycených fotonů experimentátoři promítali atomy rubidia, které byly v superpozici dvou kvantových stavů skrz dutinu, jeden po druhém. Když atom prošel dutinou, byl jeho energetický stav excitován fotonem, a tak měření atomového stavu odhalilo stav fotonu, aniž by jej zničilo. V roce 1996 se Haroche a spolupracovníkům podařilo umístit fotony do superpozice dvou kvantových stavů. To jim umožnilo studovat kvantové mechanické chování, které bylo dříve předmětem experimentů, jako je například slavná Schrödingerova kočka. (Ve 30. letech německý fyzik Erwin Schrödinger jako demonstraci filozofických paradoxů zapojených do kvantové teorie navrhl uzavřený box, ve kterém by kočka, jejíž život závisí na možném radioaktivním rozpadu částice, byla živá i mrtvá, dokud nebude přímo pozorováno.) V roce 2008 byli Haroche a spolupracovníci schopni pozorovat změnu fotonů uvnitř dutiny z kvantového stavu na klasický.
