Un contrôle quantique sur la lumière et la matière
La poursuite d'un contrôle complet de l'état quantique d'atomes froids, et de leurs interactions avec des photons, a évolué vers les concepts d'information et d'interfaces quantiques basées sur des ensembles d'atomes. Ces systèmes peuvent faciliter la réalisation expérimentale du traitement de l'information et de la détection, en se basant sur la mécanique quantique. Cependant, de telles utilisations d'ensembles d'atomes froids exigent des méthodes sophistiquées de piégeage et de refroidissement, ainsi que des techniques de diagnostic . Des scientifiques ont lancé le projet AAPLQIC (Light-phonon quantum interface with atomic arrays in a cavity), financé par l'UE, pour faire progresser le cadre théorique du développement de pièges optiques constitués de cavités dotées d'une grande finesse. Les chercheurs ont exploré le piégeage de chaînes (unidimensionnelles) d'atomes dans des cavités optiques de faible volume et d'une grande finesse. Ils ont réglé de manière théorique et expérimentale le problème du refroidissement d'une seule particule piégée dans une cavité. Cependant, des problèmes de stabilité surviennent lors du refroidissement simultané de nombreuses particules en groupe. Les scientifiques ont atteint leur but prévu, commençant par la réalisation d'un modèle théorique. Ce modèle décrit la configuration dans laquelle la cavité optique assure le refroidissement mais aussi l'hétérogénéité nécessaire si sa périodicité est différente de celle de l'ensemble d'atomes. Les chercheurs ont constaté que le principal facteur assurant le refroidissement était l'hétérogénéité des pièges, via un couplage global avec le mode de la cavité. Par ailleurs, l'équipe d'AAPLQIC a défini un protocole pour mettre le mouvement collectif des atomes dans des états utiles pour la détection quantique. En particulier, la compression de ce mouvement est accompagnée par l'intrication quantique entre les atomes. Cette nouvelle méthode permet de déterminer avec une grande précision la compression du mouvement des atomes. Les chercheurs ont réalisé un système expérimental doté d'une nouvelle source de lumière quantique, très prometteur pour réaliser des applications quantiques pratiques. Les premiers résultats ont déjà été diffusés auprès du monde scientifique. Les travaux du projet ont approfondi la compréhension des effets quantiques de la lumière sur des atomes à basse température.
Mots‑clés
Informatique quantique, ensembles d'atomes froids, pièges optiques, détection quantique, intrication quantique
