VERS UNE MEMOIRE QUANTIQUE AVEC DES IONS PIEGES

tel-00430795, version 1 - 9 Nov 2009
82 CHAPITRE 4. ENSEMBLE DU DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL
comme objectif un cristal de 3 cm de long et de section 10 −6 m 2 capable d’absorber
50% de l’intensité lumineuse incidente. On a alors besoin d’une densité de 10 15 ions/m 3
(distance entre ions voisins inférieure à 10 µm). Concrètement on met en oeuvre le
refroidissement Doppler dont la température limite est compatible avec un cristal de
cette densité. Il faut disposer d’un piège où le chauffage RF est suffisamment faible
pour être toujours domine par le refroidissement et ainsi atteindre le régime cristallisé.
Enfin, il est nécessaire de travailler avec des hautes tensions et des hautes fréquences.
On développe donc un piège suffisamment grand pour contenir un tel nuage, et pour
limiter les effets de chauffage on choisit une géométrie bien symétrique qui comporte
des électrodes de compensation.Concernant la tension radiofréquence, si on imagine
que l’on peut conserver un cristal dans un piège pour une valeur du facteur q = 0.1, on
doit travailler avec ωRF = 2π × 7 MHz et VRF = 1500 V pour atteindre la densité de
10 15 ions/m 3 .
– Concernant le recouvrement spatial, le nuage sera allongé dans l’axe du piège et l’impulsion
lumineuse à stocker sera envoyée dans ce même axe. Cela suppose que le dit
axe soit libre de tout obstacle, en particulier le détecteur à ions.
– Pour connaître l’état du système, et en particulier le nombre d’ions, la température,
les dimensions du nuage et sa densité, on doit évidemment disposer de capteurs. Un
détecteur d’ions et le signal de fluorescence acquis sur un photomultiplicateur ou une
caméra CCD permettent de se renseigner sur l’état du nuage d’ions. Le positionnement
du détecteur et des électrodes de transport doit être compatible avec la libération de
l’axe optique.
– Concernant le champ magnétique, un système de bobines alignées sur l’axe du piège
et entourant la chambre à vide permettrait d’obtenir une bonne homogénéité. Cela
suppose que la chambre à vide ait une géométrie adaptée, ce qui n’a pas été le cas
durant cette thèse.
– Concernant la qualité du vide, on travaille avec une pompe ionique capable de descendre
à une pression de 10 −10 mbar. Cependant, dans la zone du piège la présence du four
atomique sous tension et du canon à électrons éventuellement actif dégrade le vide.
Pour limiter ces effets, on a recours à la technique de photoionisation qui permet de
se passer de canon à électrons et travailler avec des flux atomiques plus faibles. Il est
également possible de placer des diaphragmes pour filtrer le flux atomique et limiter la
pollution.
4.2 Le logiciel Simion R○
Il s’agit d’un logiciel de simulation capable de calculer le potentiel électrique produit
par un ensemble arbitraire d’électrodes et de déterminer les trajectoires d’ions présents dans
ce potentiel. Les versions 7.0 et 8.0 du logiciel utilisées dans l’équipe ont été développées à
l’Idaho National Engineering Environment Laboratory. Cet outil est utilse pour valider une
architecture de piège ou de transport, prévoir le jeu de tensions optimal et les fréquences du
mouvement. On détaille le principe du calcul du potentiel électrique, fondé sur la résolution
de l’équation de Laplace par la méthode des différences finies, et celui des trajectoires fondé
sur l’intégration des équations du mouvement avec un pas de temps auto-adapté.