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Theses

Quantum sensing with Rydberg Schrödinger cat states

Résumé : Les atomes de Rydberg sont des états très excités, dans lesquels un électron est placé sur une orbite éloignée du noyau. Leur grand dipôle électrique les rend très sensibles à leur environnement électromagnétique. En utilisant des champs microondes et radiofréquences, nous préparons des états quantiques non-classiques spécialement conçus pour exploiter au mieux cette sensibilité et mesurer des champs électriques et magnétiques avec une grande précision. Dans la première partie, nous préparons des états chats de Schrödinger, superpositions d'orbitales de polarisabilités très différentes, qui nous permettent de mesurer de petites variations du champ électrique statique avec une sensibilité bien supérieure à la limite quantique standard et proche de la limite Heisenberg fondamentale. Nous atteignons une sensibilité par atome de 30mV/m pour un temps d'interrogation de 200ns, faisant de notre système l'un des électromètres les plus sensibles à ce jour. Nous implémentons ensuite des manipulations plus complexes de l'atome. Grâce à une technique d'écho de spin qui exploite la richesse de la multiplicité Rydberg, nous mesurons les corrélations temporelles du champ électrique avec une bande passante de l'ordre du MHz. Dans la partie finale, nous préparons une superposition quantique de deux états circulaires de nombres quantiques magnétiques opposés. Cet état très non-classique correspond à un électron tournant à la fois dans des directions opposées sur la même orbite. La grande différence de moment magnétique entre les deux composantes de la superposition, de l'ordre de 100muB, ouvre la voie à la mesure de petites variations du champ magnétique avec une grande bande passante.
Document type :
Theses
Complete list of metadatas

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01735459
Contributor : Abes Star :  Contact
Submitted on : Friday, March 16, 2018 - 1:01:38 AM
Last modification on : Tuesday, July 21, 2020 - 3:13:11 AM
Document(s) archivé(s) le : Tuesday, September 11, 2018 - 4:16:12 AM

File

2017PA066211.pdf
Version validated by the jury (STAR)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01735459, version 1

Citation

Eva-Katharina Dietsche. Quantum sensing with Rydberg Schrödinger cat states. Quantum Physics [quant-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2017. English. ⟨NNT : 2017PA066211⟩. ⟨tel-01735459⟩

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