VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
3.3. TECHNIQUES DE REFROIDISSEMENT AVANCÉES 73
conditions ∆r = δ (la largeur est la largeur du niveau excité) et ∆r = ∆c − δ (la largeur
est beaucoup plus faible) [65]. δ dépend de ∆c et de l’intensité du laser de couplage. En
particulier on peut choisir cette intensité pour que δ/2π corresponde à la fréquence du mouvement
des ions dans le piège. Dans ce cas, l’absorption du pic fin correspond à la transition
Fig. 3.8 – Schéma du refroidissement par EIT. La présence du laser de couplage intense modifie
l’absorption du laser de refroidissement. L’encart dans le schéma de niveaux atomiques
montre les deux pics dans le spectre d’absorption du laser de refroidissement. A droite on a
représenté le pic le plus fin dans la situation du refroidissement par EIT, la probabilité de
l’excitation |f |n → |e |n est négligeable.
|f |n → |e |n − 1 et l’interférence destructive de l’EIT rend la transition |f |n → |e |n
négligeable. La désexcitation s’effectue sans modifier le niveau vibrationnel si on est dans le
régime de Lamb-Dicke. Expérimentalement cette méthode a été réalisée et une probabilité
de 90% dans le mode |f |0 a été mesurée. Le principal avantage est le fait que refroidir un
mode n’échauffe pas les autres : l’interférence destructive est obtenue pour le mode refroidi
mais aussi pour les autres modes.
Two steps Doppler Cooling Cette technique a été proposée dans [139] pour les atomes
alcalino-terreux ionisés une fois et réalisée dans [140] sur l’ion Ca +
. Dans le schéma à trois
niveaux |S1/2 , |P1/2 et |D3/2 de cette famille atomique, les deux niveaux excités ne sont
pas adressés dans une structure en Λ comme dans le refroidissement Doppler classique mais
dans une structure en échelle représentée sur la
figure 3.9. Le premier laser excite
la transition
quadrupolaire électrique du fondamental |S1/2 vers le niveau métastable |D3/2
et le second
laser adresse la transition dipolaire entre |D3/2 et le niveau |P1/2 . Le calcul numérique
montre que lorsque les deux lasers sont désaccordés négativement, une force de friction apparaît.
L’intensité de la friction dépend de Γeff
qui est la largeur à mi-hauteur du
spectre de
fluorescence |P1/2 → |S1/2 et de la population présente dans le niveau |P1/2 . La largeur
effective dépend des fréquences de Rabi et du désaccord sur la transition
2. En particulier,
elle peut être rendue inférieure à la largeur naturelle du niveau |P1/2 et comme c’est cette
grandeur qui donne la température limite, Il est possible d’atteindre des températures plus
basses que dans la méthode de refroidissement Doppler classique. Concernant la proportion
dans l’état excité, elle a été calculée avec un choix de paramètres réalistes, comme étant dix