Landau-zener transitions in frozen pairs of Rydberg atoms in dipole-dipole interaction

Transitions landau-zener de paires d'atomes de Rydberg froids en interaction dipole-dipole

Anne Cournol (1)

1 LAC - Laboratoire Aimé Cotton

This thesis deals with the study of dipole-dipole interaction between Rydberg atoms, in particular of Landau-Zener transitions around a Förster resonance for Rydberg atoms pairs. The adiabaticity of the transition depends of the interatomic distance and is controlled by a time-dependant electric field. The adiabatic transition efficiency is the control knob to probe the nearest neighbour distribution. We infer a new and original method to measure the density of a gas very accurately by probing the nearest neighbour distibution in the gas, which depends parametrically on its density. Such adiabatic transitions should leave the pair of Rydberg atoms in an entangled state. We investigated how quantum fluctuations could reveal the atom entanglement, in two-atom Rabi oscillation measurements.

Cette thèse porte sur l’étude des interactions dipôle-dipôle entre des atomes de Rydberg froids formés au sein d'un jet supersonique, en particulier sur l'étude des transitions Landau-Zener autour d'une résonance de Förster dans des sytèmes de paires d'atomes de Rydberg. L'adiabaticité de la transition dépend de la distance entre les atomes de la paire et est contrôlée par l'application d'un champ électrique homogène dépendant du temps. L'étude des processus binaires, non collisionnels et dont l'efficacité est contrôlé par l'expérimentateur, permet de sonder l'environnement de chaque atome et constitue une mesure de la distribution de plus proches voisins. Nous en déduisons une méthode originale de mesure directe et précise de la densité d'un gaz de Rydberg. Cette méthode ne nécessite ni la connaissance du nombre d'atomes de Rydberg ni celle du volume du gaz. Après un passage adiabatique de paire, les atomes de Rydberg constituant cette paire se trouvent dans un état intriqué. Nous proposons une méthode pour prouver leur intrication, fondée sur la mesure de la fluctuation quantique au cours d'oscillations de Rabi entre des états de paire.

Mots clés: Supersonic beam; Rydberg atoms; Dipole-dipole interaction; Cold collisions; Landau-Zener transition; Quantum projection noise; Entanglement

Mots clés: Jet supersonique; Atomes de Rydberg; Interaction dipôle-dipôle; Collisions froides; Transition Landau-Zener; Bruit de projection quantique; Intrication

Domaines: Autre [cond-mat.other]

Anne Cournol. Transitions landau-zener de paires d'atomes de Rydberg froids en interaction dipole-dipole. Autre [cond-mat.other]. Université Paris Sud - Paris XI, 2011. Français. ⟨NNT : 2011PA112343⟩. ⟨tel-00661626⟩