La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

Piégeage datomes au voisinage de microcircuits. Composants électroniques de quelques cm² + circuits micrométriques « microgravés » Idée : piéger des atomes.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "Piégeage datomes au voisinage de microcircuits. Composants électroniques de quelques cm² + circuits micrométriques « microgravés » Idée : piéger des atomes."— Transcription de la présentation:

1 Piégeage datomes au voisinage de microcircuits

2 Composants électroniques de quelques cm² + circuits micrométriques « microgravés » Idée : piéger des atomes froids neutres grâce aux champs B créés par ces courants Historique 95 : proposé 99 : démonstrations expérimentales 02 : condensation de Bose-Einstein Depuis : caractérisation et premières utilisations Sujet à la mode ! Références proposées J.Reichel et al. « Applications of integrated magnetic microtraps » Appl. Phys. B 72, (2001) P.Treutlein et al. : « Coherence in microchips traps », PRL 92, (2004)

3 PLAN I / Présentation des « Atom chips » II / Cohérence dun atome piégé PLAN I / Présentation des « Atom chips » II / Cohérence dun atome piégé

4 Refroidissement Doppler Absorption dun photon = transfert dimpulsion lumière=>matière Émission spontanée isotrope en moyenne Généralisation 3D + effet Doppler Piège magnéto-optique Levée de dégénérescence Zeeman dans un champ quadrupolaire : B=b(x,y,-2z) Polarisation des lasers : 3 paires de faisceaux contrapropageants de même hélicité Force moyenne de frottement fluide Piège magnéto-optique Force de rappel élastique : piégeage |b| grand = piège confinant A partir de

5 Champ magnétique quadrupolaire Piège magnéto-optique : transposition aux atom chips Superposition du champ créé par un fil infini dun champ homogène perpendiculaire au fil => Champ quadrupolaire 2D avec AXES à 45° J.Reichel, Appl. Phys. B 75, 469–487 (2002) z 0 I |b|(z 0 ) I -1 Effet de la largeur finie des fils Champ quadrupolaire 2D avec AXES à 45° Fil en U : piégeage également suivant x => champ quadrupolaire 3D (axes à 45°) J.Reichel, Appl. Phys. B 75, 469–487 (2002)

6 Piège magnéto-optique : transposition aux atom chips 6 faisceaux laser Daprès J.Schmiedmayer, J.Reichel, Appl. Phys. B 75, 469–487 (2002) Piège magnéto optique miroir : 2 des 6 faisceaux sont générés par réflexion sur une couche dor Polarisations 3 paires de faisceaux contrapropageants de même hélicité

7 Limitations du piège magnéto-optique But : augmenter Densité dans lespace réel n Densité dans lespace des phases n Limitation : n max nécessité dun piège sans laser : piège magnétique Du moins confinant au plus confinant Chargement du piège : mode opératoire Piège magnéto-optique miroir avec deux bobines macroscopiques Peu confinant, accumulation de beaucoup datomes Transfert du centre du PMO plus près de la surface du chip Passage adiabatique au champ du courant en U plus champ homogène (« bias ») 10 8 atomes Piège magnéto-optique miroir avec deux bobines macroscopiques Peu confinant, accumulation de beaucoup datomes Transfert du centre du PMO plus près de la surface du chip Piège magnéto-optique miroir avec deux bobines macroscopiques Peu confinant, accumulation de beaucoup datomes J.Reichel et al, Appl. Phys. B 72, 81–89 (2001) (Remarque : imagerie par fluorescence ou absorption)

8 On éteint les lasersV = g m F B B Champ quadrupolaire => transition de Majorana (« spin-flip ») Nécessité dun champ non nul au centre : Ioffe-Pritchard : champ harmonique PMO avec fil en U + bias PM avec fil en Z + bias J.Reichel et al, Appl. Phys. B 72, 81–89 (2001) J.Schmiedmayer, J.Reichel, Appl. Phys. B 75, 469–487 (2002) Images Piège magnétique : description et mise en œuvre expérimentale On éteint les lasersV = g m F B B Champ quadrupolaire => transition de Majorana (« spin-flip ») Nécessité dun champ non nul au centre : Ioffe-Pritchard : champ harmonique Remarque : piège magnétique encore hamiltonien… CBE obtenu par refroidissement évaporatif (onde rf)

9 Transport dans toutes les directions Transport à partir dun réservoir Séparation et recombinaison => interféromètre Manipulations plus complexes J.Schmiedmayer, J.Reichel, J.Schmiedmayer, a : Transport du CBE sur 1.6 mm en 100 ms avec le tapis roulant magnétique. b : Images de temps de vol après relâchement du piège, en 19.3 ms Structure bimodale après le transport (cigare) cest encore un condensat ! J.Reichel,

10 Forts gradients de champ magnétiques => pièges très confinants Miniaturiser les manip datomes froids (horloges, interféromètres : mesures de précision portables) « Démocratiser » les manip datomes froids (Pas de forts courants dans des bobines refroidies à leau, nécessité dun vide 100 fois moins poussé) Intégrer dautres dispositifs sur le même chip (Cavités optiques, électrodes, laser fibrés…) Étudier les interactions atomes/surface (Dépopulation, décohérence, réchauffement dus à la surface Refroidissement par évaporation induite par la surface) Candidat sérieux pour linformation quantique Intérêts des atom chips

11 PLAN I / Présentation des « Atom chips » II / Cohérence dun atome piégé

12 Atom chips = candidat intéressant pour linformation quantique q-bits ( |0> + |1> ) N (différent de |00…0> + |11…1> !) Question : effet de la surface dans la décohérence de la superposition cohérente détats Cohérence dun atome piégé : introduction Idée : comparer Manip datomes froids « standards » : D.M. Harber et al. : « Effect of cold collisions on spin coherence and resonance shifts in a magnetically trapped ultracold gas », PRA 66, (2002) Atom chips : P.Treutlein et al. : « Coherence in microchips traps », PRL 92, (2004)

13 Description du système Niveaux hyperfins du fondamental 5S 1/2 du 87 Rb |0> et |1> états piégés dans un piège magnétique (g F m F >0) Transition à deux photons ( m F =2) => oscillations de Rabi Idée : spectroscopie Ramsey (imagerie par absorption)

14 Sources de décohérence possibles Dépendance de 01 en B (et donc de RABI ) => bruit de phase -Fluctuations temporelles de B (courants sur la surface ou labo) -T>0 : les atomes bougent, et B(z) => les atomes voient un B(t) Shift collisionnel (dépend de T et de la densité) Surface Pour voir le rôle de la surface : minimiser les autres sources de décohérence et se placer dans les mêmes conditions que D.M.Harber et al. Décohérence due à la surface ?

15 E 0 et E 1 dépendent de B => dépend de B Au 1 er ordre, E=g F m F B B et (g F m F ) |0> =(g F m F ) |1> : pas deffet Zeeman différentiel linéaire En réalité : effet Zeeman différentiel quadratique Minimisation de leffet Zeeman différentiel D.M. Harber et al. : « Effect of cold collisions… », PRA 66, (2002) minimisé en B 0 =3.23 G Choix B bias =3.23 G

16 Spectroscopie Ramsey Résultats Incertitude énorme ! Piège macroscopique C 2.5 s : comparable La surface semble ne pas jouer de rôle majeur… P.Treutlein et al. : « Coherence … », PRL 92, (2004) Fit : sin²( R T R ) exp(-T R / C ) /2 pulse à R = 01 -( mw + rf ) fixé

17 Rôle de d, distance atomes-surface T R fixé, R = 01 -( mw + rf ) varie via mw + rf => franges + fit => on extrait C(T R ) d varie de 5 à 132 m : grosse amplitude ! C cte T et n 0 varient à chaque point… (?) P.Treutlein et al. : « Coherence … », PRL 92, (2004)

18 Conclusion de larticle de P.Treutlein et al. Contraste indépendant de d à la précision expérimentale Décohérence due principalement à leffet Zeeman différentiel résiduel (fluctuations de B 6 mG dans le labo) au shift collisionnel Ouvertures Horloges atomiques (précision /2 Hz -1/2 envisageable) Information quantique : C suffisant pour y croire !

19 Conclusion Perspectives : Caractérisations plus poussées Mesures de précision (horloges, interféromètres atomiques…) Couplage à dautres manips de la physique atomique Atom chip = nouvel outil dans le pool des techniques expérimentales de la physique atomique

20 Références J.Reichel et al. « Applications of integrated magnetic microtraps » Appl. Phys. B 72, (2001) P.Treutlein et al. : « Coherence in microchips traps », PRL 92, (2004) J.Reichel, « Microchip traps and Bose-Einstein condensation » Appl. Phys. B 75, 469–487 (2002) D.M. Harber et al. : « Effect of cold collisions on spin coherence and resonance shifts in a magnetically trapped ultracold gas », PRA 66, (2002) J.Dalibard : poly datomes froids (2003) T.Nirrengarten, « Piégeage datomes de Rydberg au voisinage dun chip supraconducteur », rapport de DEA (2003) E.Young, rapport de stage long de MIP2 (2003)


Télécharger ppt "Piégeage datomes au voisinage de microcircuits. Composants électroniques de quelques cm² + circuits micrométriques « microgravés » Idée : piéger des atomes."

Présentations similaires


Annonces Google