Oscillation de Rabi à la frontière classique-quantique et génération de chats de Schrödinger - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2004

Rabi oscillation at the quantum-classical boundary and generation of Schrödinger cat states

Oscillation de Rabi à la frontière classique-quantique et génération de chats de Schrödinger

Résumé

The manufacture and study of the decoherence of
mesoscopic superposition states, commonly called "Schrödinger
Cat" states, is an extremely active field in Cavity Quantum
Electrodynamics. In this thesis we present a new technique for the
generation of mesoscopic superposition states of the
electromagnetic field stored in the mode of a high Q
superconducting cavity. We observe that an atom interacting
resonantly with a coherent field containing a few tens of photons
splits the field into two components of opposite phase +/-phi,
where phi is inversely proportional to the square root of the
number of photons. The field and the atomic dipole are
phase-entangled. A microscopic object, here the atom, therefore
leaves its imprint on a mesoscopic object, here the field. This
effect, due to the graininess of the field, disappears in the
classical limit. We have checked the correlation between the
quantum phase of the atomic superposition and the classical phase
of the field, and have prepared a superposition of two coherent
fields of opposite phase. We have analyzed the phase distribution
of the field through a homodyne detection method, and also
estimated the coherence of the superposition produced. The size of
the "Cats" produced via this technique is of the order of 20
photons. Another motivation for these experiments is to test the
non-locality of Quantum Mechanics. We present a theoretical and
numerical study of the violation of Bell's inequalities using
coherent entangled states prepared in the modes of two separate
cavities.
La production et l'étude de la décohérence
de superpositions mésoscopiques d'états, communéments
appelés "Chats de Schrödinger", est l'un des enjeux
majeurs de l'Electrodynamique Quantique en Cavité. Dans ce
mémoire nous présentons une nouvelle technique pour
générer des superpositions mésoscopiques d'états du champ
électromagnétique dans le mode d'une cavité supraconductrice
de grand facteur de qualité. Nous observons qu'un atome de
Rydberg interagissant de façon résonnante avec un champ
cohérent contenant quelques dizaines de photons scinde celui-ci
en deux composantes de phases opposées +/-phi où phi
est inversement proportionnel à la racine du nombre de photons.
Les phases du champ et du dipôle atomique sont intriquées.
L'objet microscopique qu'est l'atome laisse ainsi son empreinte
sur l'objet mésoscopique qu'est le champ. Cet effet, dû à la
granularité du champ, disparaît à la limite classique. Nous
avons vérifié la corrélation entre la phase atomique et la
phase du champ, puis préparé une superposition de deux champs
cohérents de phases opposées. Nous avons analysé la
distribution de phase du champ par une technique de détection
homodyne. Nous avons ensuite estimé la cohérence des
superpositions réalisées. La distance des chats préparés
par cette technique est de l'ordre de 20 photons. Tester la
non-localité de la Mécanique Quantique constitue également
une motivation de nos expériences. On présente une étude
théorique et numérique de violation des inégalités de Bell
avec des états cohérents intriqués préparés dans les
modes de deux cavités distinctes.
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Identifiants

  • HAL Id : tel-00006406 , version 1

Citer

Alexia Auffeves. Oscillation de Rabi à la frontière classique-quantique et génération de chats de Schrödinger. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00006406⟩
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