VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
6.4. IMAGERIE 149
Fig. 6.11 – Cliché de deux ions piégés dans le régime cristallin. Le temps de pose est de 2
secondes. Les axes sont gradués en micromètres
On peut également estimer le taux de fluorescence des ions de manière beaucoup plus précise.
Pour un temps de pose de 2 s, le nombre de coups intégrés pour chaque tache s’élève à 3×10 3 .
On utilise la calibration de la caméra CCD (13.7 photons/coup/pixel), la transmission de l’objectif
(estimée à 80%) et enfin la probabilité qu’un photon émis par un ion passe par l’objectif
(7 × 10 −3 ), pour établir le taux de fluorescence par ion : 3.6×10 6 ph/sec. Cette valeur est
à comparer à la précédente estimation de fluorescence dans le régime de basse température
(page 145) de 10 6 ph/sec. par ion. Les conditions expérimentales étant assez proches, les
deux valeurs peuvent être comparées et sont en bon accord. La borne supérieure du taux de
fluorescence qui est de 6 × 10 6 ph/sec. correspond à une probabilité de 33% que l’ion soit dans
le niveau excité P , on se trouve ici avec une probabilité d’occupation de 20% environ.
Lorsque l’on continue le chargement lent du piège, on observe la croissance du cristal. Des
chaînes de 3 à 10 ions sont formées et il est possible d’y distinguer les ions individuellement.
On observe lorsqu’un nouvel ion est généré que le cristal disparaît durant une à deux secondes
avant de réapparaître en comptant un nouvel ion. Cet effet peut s’interpréter de la façon suivante
: l’énergie initiale du nouvel ion qui est au moins l’énergie cinétique de l’atome neutre
issu du four vaut environ 30 meV, c’est à dire 3 ordres de grandeur au dessus de l’énergie
totale des autres ions. Cela suffit à faire passer l’ensemble atomique du régime cristallin dans
le régime liquide voire gazeux : la fluorescence chute et le cristal disparaît. Sous l’action des
lasers de refroidissement qui continuent à éclairer le nuage, l’énergie des ions diminue et le
régime cristallin est à nouveau atteint.
Croissance d’une chaîne La figure 6.12 contient deux clichés de cristaux contenant 3
et 7 ions. On observe que la distance entre ions voisins change en fonction du nombre d’ions
contenus dans la chaîne. Elle est de 80 µm pour deux ions, et en moyenne sur la chaîne de
100 µm pour trois ions et 50 µm pour 7 ions. D’après d’autres clichés de chaînes d’ions contenant
au mois trois ions, la distance entre ions voisins diminue avec le nombre d’ions présents.