Spin squeezing in Bose-Einstein condensates - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Spin squeezing in Bose-Einstein condensates

États comprimés de spin dans un condensat de Bose-Einstein

Résumé

Spin squeezed states are multi-particle entangled states that have practical interest in quantum metrology and atomic interferometer. In this thesis, we study theoretically realistic schemes for the production of spin squeezed states using the coherent interactions between cold atoms in a bimodal Bose-Einstein condensate. In particular, we include decoherence process such as particle losses, as well as spatial dynamics which limit the maximum squeezing reachable in a real experiment. We find that the effect of losses cannot be neglected as soon as the lost fraction of particles is of the order of the squeezing parameter. The analytical solution that we find, using Monte-Carlo wave functions approach, allows us to perform an optimization for the spin squeezing with respect to the experiment parameters. The method that we develop to study the entangled spatial and spin dynamics of interacting bimodal BEC allows a full analytical treatment for spin squeezing in some cases and can be used in the general case without the need of heavy numerics. We apply our theoretical studies to an experiment for spin squeezing recently realized successfully on an atom chip. Finally, we study the spin squeezing in a related but different system of a BEC with two external modes coherently coupled by the tunnel effect. We study this problem with a dynamical two-mode model for T << Tc and within a multimode approach in thermal equilibrium for T ~ Tc.
Les états comprimés de spin sont des états intriqués qui ont intérêt pratique dans la métrologie quantique et l'interféromètrie atomique. Dans cette thèse, nous étudions théoriquement les schémas réalistes pour la production des états comprimés de spin utilisant l'interaction cohérente entre les atomes froids dans un condensat de Bose-Einstein bimodal. En particulier, nous incluons les processus de décohérence tels que les pertes de particules, ainsi que la dynamique spatiale, qui limitent la compression maximale accessible dans une expérience réelle. Nous trouvons que l'effet des pertes ne peut être négligé dès que la fraction de particules perdue est de l'ordre du paramètre de compression. La solution analytique que nous trouvons, en utilisant des fonctions d'onde Monte-Carlo, nous permet d'effectuer une optimisation pour la compression de spin en ce qui concerne les paramètres de l'expérience. D'autre part, nous avons développé une méthode pour étudier la dynamique spatiale et la dynamique de spin intriquées dans un condensat bimodal, ce qui permet un traitement complet analytique dans certains cas, et peut être utilisée dans le cas général, sans nécessiter de calculs numériques lourds. Nous appliquons nos études théoriques à une expérience de compression de spin récemment réalisée avec succès sur une puce à atomes. Enfin, nous étudions la compression de spin dans un système lié mais différent d'un BEC avec deux modes spatiaux couplés de façon cohérente par effet tunnel. Nous étudions ce problème avec un modèle dynamique à deux modes pour T << Tc et avec une approche multimode à l'équilibre thermique pour T ~ Tc.
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Dates et versions

tel-00506592 , version 1 (28-07-2010)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00506592 , version 1

Citer

Yun Li. Spin squeezing in Bose-Einstein condensates. Atomic Physics [physics.atom-ph]. Ecole Normale Supérieure de Paris - ENS Paris, 2010. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00506592⟩
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