Préparation et piégeage d'atomes de Rydberg circulaires individuels pour la simulation quantique

Preparation and trapping of individual circular Rydberg atoms for quantum simulation La simulation quantique offre des perspectives intéressantes pour la compréhension de systèmes complexes dans des régimes qui se prêtent difficilement à une approche numérique du problème. Dans cette perspective, une nouvelle architecture de simulateur quantique a récemment été proposée. Celle-ci modélise un hamiltonien XXZ à spin 1/2 dont les paramètres peuvent être contrôlés sur une large gamme. Les états de spin sont encodés sur des états de Rydberg circulaires en interaction dipolaire. Ceux-ci présentent des temps de vie plus longs que les états correspondants de bas moment angulaire utilisés actuellement pour réaliser des simulations quantiques. En outre, ils peuvent être piégés par laser en tirant profit de l’effet pondéromoteur, et voir leur temps de vie augmenté considérablement par l’inhibition de l’émission spontanée. Nous présentons dans cette thèse la première étape vers la mise en place ce simulateur quantique. Nous préparons dans un premier temps un tableau d’atomes de rubidium 87 piégés individuellement dans des pinces optiques. Ceux-ci sont alors excités vers l’état de Rydberg circulaire n = 52 et transférés dans des pièges creux en forme de bouteille. Nous mettons ainsi en évidence le piégeage pondéromoteur de ces états sur des durées de plusieurs millisecondes. Nous tirons ensuite profit de la détection optique des états ainsi préparés au cours de diverses expériences. Le potentiel de piégeage est caractérisé en mesurant sa fréquence d’oscillation transverse de chaque piège. Enfin, nous concluons en réalisant la manipulation cohérente de ces états circulaires piégés au travers d’oscillations de Rabi ainsi que la mesure de franges de Ramsey pour déterminer leur cohérence.