Thèse soutenue

Puce à atomes supraconductrice : atomes à froids dans un environnement cryogénique et excitation d'atomes de Rydberg

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Auteur / Autrice : Andreas Emmert
Direction : Jean-Michel Raimond
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique quantique
Date : Soutenance en 2009
Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

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Les puces à atomes sont des outils polyvalents pour la manipulation d'atomes froids avec des champs magnétiques créés par des microstructures. Cependant, on observe de fortes pertes d'atomes dans de tels pièges à cause du retournement de spin, engendrées par des fluctuations radio-fréquence du champ magnétique lorsque les atomes sont proches de la surface. Ces fluctuations viennent du bruit Johnson-Nyquist dans des structures métalliques. Dans notre expérience, nous observons un très long temps de vie des atomes loin de la puce dans un environnement cryogénique dû au vide résiduel obtenu par pompage cryogénique. Pourtant, à une distance de quelques dizaines de microns, le temps de vie reste limité par le bruit Johnson-Nyquist. Une solution pour ce problème est l'utilisation d'un environnement purement supraconducteur, même dans le cas réaliste d'une puce supraconductrice de type II comprenant des vortex. Nous observons en outre que le supraconducteur influence le potentiel de piégeage, démontrant la présence de courants permanents à l'échelle micrométrique. Nous sommes capables d'induire ces courants à la demande avec la possibilité de réaliser des pièges complexes. Une puce cryogénique peut également piéger des atomes fortement excités (atomes de Rydberg) possédant un très grand moment dipolaire qui pourrait être couplé à des dispositifs quantiques mésoscopiques. Dans ce but, nous avons adapté l'expérience à l'excitation d'atomes de Rydberg. Les premiers spectres montrent que le champ électrique parasite au voisinage de la puce est suffisamment faible pour une future excitation d'un atome unique à la demande par blocage dipolaire.