VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
Chapitre 7
Absorption
L’interaction entre le milieu atomique formé par le cristal d’ions et un faisceau sonde à
résonance avec la transition S − P doit être aussi importante que possible si on souhaite
implémenter une mémoire quantique utilisant cet échantillon atomique et cette transition
atomique particulière. La profondeur optique de l’échantillon pour la longueur d’onde correspondante
est une mesure de ce couplage. En accédant au régime cristallin, la profondeur
optique est devenue suffisamment importante pour être mesurée et on présente dans ce chapitre
ces expériences d’absorption. Dans la première section, on identifie les caractéristiques
de l’ensemble atomique qui pondèrent la profondeur optique et on estime la profondeur optique
attendue pour les grands cristaux présentés à la fin du chapitre précédent. On présente
ensuite le dispositif de l’expérience d’absorption et l’obtention du premier signal, avant de
décrire un spectre d’absorption du faisceau sonde. Les modifications expérimentales qui permettraient
d’atteindre un régime de profondeur optique plus importante sont proposées et
discutées à la fin de ce chapitre.
7.1 Calcul préliminaire
On définit la profondeur optique αL d’un échantillon atomique de section S, par la transmission
d’un faisceau sonde qui en traverse la longueur L. Par définition, si on note l’intensité
incidente I(0) et l’intensité de sortie I(L), on a :
I(L) = I(0) × e −αL
Pour que cette profondeur soit la plus importante possible, on recense les paramètres pertinents
concernant la sonde, le recouvrement spatial entre la sonde et le milieu atomique et
enfin le milieu atomique.
La sonde doit être placée à résonance avec la transition atomique et son intensité I(0) est
choisie largement inférieure à l’intensité de saturation. Ainsi une fraction négligeable des
atomes est portée dans l’état excité de sorte qu’en moyenne la probabilité d’absorption d’un
photon par un atome est la plus grande possible. Dans ce régime, cette probabilité est donnée
par p = σ
πw2 qui est le rapport entre la section efficace d’absorption σ = λ2 g2
2π g1 (g1 et g2 sont les
dégénérescences respectives des niveaux fondamental et excité, dans le cas qui nous intéresse
g1/g2 = 1) et la section du faisceau sonde (w étant son waist) [162].
Un soin particulier doit être apporté au recouvrement spatial de l’échantillon atomique par