Blocage dipolaire de l'excitation d'atomes froids vers<br />des états de Rydberg :<br />Contrôle par champ électrique et par résonance de Förster - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Dipole blockade of the excitation of cold atoms to Rydberg states:
Control using Stark effect and Forster resonances

Blocage dipolaire de l'excitation d'atomes froids vers
des états de Rydberg :
Contrôle par champ électrique et par résonance de Förster

Thibault Vogt
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 838643

Résumé

This thesis deals with long-range interactions between cold Rydberg atoms. It describes
results of the first realization of the dipole blockade, characterized in an ensemble of atoms
by a strong limitation of the excitation to Rydberg states, due to the shift of the energy levels
linked to the dipole-dipole interactions between Rydberg atoms. The importance of the
dipole blockade has been underlined in quantum information with the possible realization of
two qubits conditionnal quantum gates. The evidence for the dipole blockade is brought using
two different configurations: in the presence of a static electric field and using Förster resonances.
Getting the dipole blockade requires a very good control of experimental conditions :
compensation for stray electric fields, control of ionization sources, control of the intensity of
excitation to stay below the power saturation threshold. Complementary experiments have
been carried out, such as the study of dipolar forces between Rydberg atoms responsible for
Penning ionization, which can be at the origin of the formation of an ultra-cold plasma. Another
study concerns the excitation transfert at Föster resonance, whose coherence properties
have been studied by an original spectroscopic technique close to spectral hole-burning.
Cette thèse traite des interactions à très longue portée entre atomes de Rydberg froids.
Elle présente les résultats de la première réalisation du blocage dipolaire, qui se traduit par
une limitation de l'excitation d'un ensemble d'atomes vers un état de Rydberg en raison du
déplacement des niveaux d'énergie lié aux interactions dipôle-dipôle entre atomes. L'importance
de l'implication du blocage dipolaire a été soulignée pour l'information quantique avec
la possible réalisation de portes quantiques conditionnelles à deux qubits. La mise en évidence
du blocage dipolaire est présentée dans le cadre de deux configurations expérimentales différentes
: en présence d'un champ électrique et à résonance de Förster. Parvenir à la maîtrise du
blocage dipolaire de l'excitation vers des états de Rydberg a demandé un contrôle important
des conditions expérimentales : compensation des champs parasites, contrôle des sources d'ionisation
d'atomes, contrôle de l'intensité laser d'excitation pour se placer en-dessous du seuil
de saturation par puissance. Des études complémentaires ont été réalisées, telle que celle des
forces dipolaires entre atomes de Rydberg responsables d'un phénomène d'ionisation Penning,
aussi à l'origine de la formation d'un plasma ultra-froid. Une autre étude concerne le processus
du transfert d'excitation à résonance de Förster, dont les propriétés de cohérence ont été
analysés par une technique spectroscopique originale dite de "creusement spectral".
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Dates et versions

tel-00135180 , version 1 (06-03-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00135180 , version 1

Citer

Thibault Vogt. Blocage dipolaire de l'excitation d'atomes froids vers
des états de Rydberg :
Contrôle par champ électrique et par résonance de Förster. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Paris Sud - Paris XI, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00135180⟩
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