Haroche ble tildelt Nobelprisen i fysikk sammen med David J. Wineland «for banebrytende eksperimentelle metoder som muliggjør måling og styring av individuelle kvantesystem.» De to forskerne har uavhengig av hverandre utviklet metoder som gjør det mulig å måle og styre kvantepartikler uten at de blir ødelagt.