VERS LE PIEGEAGE D'ATOMES DE RYDBERG CIRCULAIRES - Université Pierre et Marie Curie Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

TOWARDS TRAPPING OF CIRCULAR RYDBERG ATOMS

VERS LE PIEGEAGE D'ATOMES DE RYDBERG CIRCULAIRES

Philippe Hyafil
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 832961

Résumé

Controlling all the degrees of freedom of a simple system is an interesting goal both from a fundamental point of view and with a view to further applications, quantum information for example. We have started to build a new apparatus in order to trap circular
Rydberg atoms in the vicinity of surface micro-fabricated devices. The primary source of Rubidium is a vertical atomic jet producing a flux of slow atoms. We demonstrate the possibility of conducting an
experiment along the following lines. First, the atoms are captured inside a pumped Helium cryostat at the heart of which the experiment is carried out. A cold and dense Rubidium cloud is prepared using magnetic micro-chip techniques. Following an excitation process
involving lasers and radio-frequency, a single circular Rydberg atom is obtained, due to the dipole blockade effect. This atom is finally confined in a dynamic electric trap exploiting the extreme polarizability of the relevant atomic states. A "micro-wave
dressing" technique reduces the difference in polarizability between two given levels, allowing the preservation of quantum coherences over time scale of the order of a second. The atomic lifetime is
also increased by spontaneous emission inhibition in the vicinity of metallic surfaces. Finally, the atomic internal state after interaction processes is measured via detection of the ionization electron using a superconducting transition-edge sensor.
Le contrôle de tous les degrés de liberté d'un système simple est un objectif intéressant tant sur le plan fondamental qu'au niveau des applications, à l'information quantique par exemple. Nous avons
entrepris la construction d'un dispositif expérimental visant à piéger des atomes de Rydberg circulaires au voisinage d'éléments micro-fabriqués en surface d'une puce. La source primaire de Rubidium est un jet atomique vertical fournissant un flux d'atomes
lents. Nous démontrons la possibilité de réaliser la séquence expérimentale suivante. Les atomes sont tout d'abord recapturés à l'intérieur d'un cryostat à Hélium pompé au sein duquel a lieu la suite des manipulations. L'utilisation de techniques de
micro-piégeage atomique à la surface d'une puce permet ensuite la préparation d'un nuage froid et dense de Rubidium. Après un processus d'excitation composé de plusieurs échelons lasers et radiofréquences on obtient un atome de Rydberg circulaire unique grâce au phénomène de blocage dipolaire. Cet atome est finalement confiné dans un piège électrique dynamique tirant parti de l'extrême
polarisabilité des états atomiques utilisés. Une technique « d'habillage micro-onde » réduit la différence de polarisabilité entre deux niveaux donnés, autorisant ainsi le maintien d'une
cohérence quantique sur un temps de l'ordre de la seconde. Le temps de vie atomique est également prolongé grâce à l'inhibition de l'émission spontanée due à la proximité de surfaces métalliques. En
dernier lieu, la mesure de l'état atomique final après interaction est effectuée en détectant l'électron d'ionisation grâce à un compteur supraconducteur.
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Dates et versions

tel-00012092 , version 1 (06-04-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00012092 , version 1

Citer

Philippe Hyafil. VERS LE PIEGEAGE D'ATOMES DE RYDBERG CIRCULAIRES. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00012092⟩
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