VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
Chapitre 4
Ensemble du dispositif
expérimental
On présente dans ce chapitre l’essentiel de l’appareillage et des outils expérimentaux
utilisés durant le travail de thèse. La première section résume dans un cahier des charges
les objectifs expérimentaux et motive les développements expérimentaux. La seconde section
concerne le logiciel de simulation Simion R○ utilisé pour le développement des pièges. On décrit
ensuite les pièges qui ont été utilisés, l’architecture des tensions qui les alimentent, la mise
en oeuvre des techniques d’ionisation et de refroidissement, et enfin le système d’imagerie.
4.1 Cahier des charges expérimentales
L’objectif de ce travail de thèse est le développement d’un milieu atomique formé d’ions
Sr + pour la réalisation d’une mémoire quantique. Comme précisé à la page 24, le milieu
atomique support d’une telle mémoire doit présenter un bon couplage avec la lumière et
d’autre part une grande résistance à la décohérence. La première condition donne la qualité
des phases d’écriture et de lecture, la seconde pondère le temps mémoire que l’on peut espérer.
Dans le cas particulier où les ions piégés constituent le support de la mémoire, on cherche à
réaliser :
– un milieu très froid pour que l’élargissement Doppler ne diminue pas l’interaction
avec la lumière. On peut établir que pour un régime cristallin où la distance entre les
ions est inférieure à 30 µm, cette condition est réalisée.
– un milieu très dense car la densité influe sur la profondeur optique
– une forme du nuage allongée pour obtenir un recouvrement spatial avec le faisceau
lumineux important
– un champ magnétique homogène sur toute la zone du nuage pour augmenter la
cohérence du milieu
– un environnement ultra vide pour diminuer les collisions avec le gaz résiduel
Ces objectifs permettent d’établir un cahier des charges pour le développement de l’expérience.
On cherche à :
– Atteindre le régime cristallin, et travailler avec cristaux de très grande densité. Pour
être plus quantitatif, on peut s’inspirer du calcul des pages 161 et suivantes et prendre