VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
146 CHAPITRE 6. REFROIDISSEMENT DU NUAGE
trois lentilles et le diaphragme, et de l’objectif VMC. 0.4 (les deux premières lentilles ont
un grandissement de 0.375, et le système formé par la troisième lentille et l’objectif a un
grandissement de 1.1). Le repère de 1 mm placé sur la figure se rapporte au plan objet des
ions. Dans cette situation les fréquences du mouvement sont de 165 kHz dans le plan radial
et de 45 kHz dans l’axe du piège. Les dimensions du nuage sont de 2.6 mm en horizontal
et de 800 µm en vertical, c’est à dire dans le rapport des fréquences du mouvement, comme
attendu. Les paramètres expérimentaux sont pour le piège q = 0.13, a = 0, et une tension
qui alimente les endcaps de 500 V. Le désaccord sur la transition de refroidissement δb est
maintenu fixe autour de -100 MHz (soit -5Γ), le désaccord infrarouge est nul. Ces paramètres
maximisent le signal de fluorescence.
Pour un temps de pose de 5 secondes, les niveaux de lumière détectés sont pour la fluorescence
Fig. 6.9 – Cliché d’un nuage contenant un millier d’ions. Le temps de pose est de 5 secondes
de 30 coups/pixel maximum et pour la lumière parasite de 90 coups/pixel. Pour augmenter
le rapport signal sur fond, on prend deux images : la première en l’absence du nuage, qui
est soustraite à la seconde où le nuage est présent. Sur l’image finale, il ne reste alors que le
bruit du fond parasite dont l’amplitude vaut normalement la racine carrée de l’amplitude du
fond parasite. On trouve effectivement une valeur proche de 10 coups, et le rapport signal
sur bruit s’élève in fine à trois.
A partir de cette image, il est possible d’estimer une borne supérieure de la température et
la fluorescence par ion. Le majorant de la température est extrait à partir des dimensions
du nuage et on fait l’hypothèse que l’on se trouve dans le régime de Mathieu (pour lequel
l’énergie cinétique moyenne d’un ion est bien plus grande que l’énergie potentielle entre ions
voisins). On s’attendrait alors à ce que les ions occupent la zone de confinement selon une
répartition gaussienne. La largeur de cette gaussienne est alors reliée à la température (voir