Intrication de deux atomes en utilisant le blocage de Rydberg

Abstract

Considerons un systeme quantique constitue de deux sous-systemes: on dit qu'il est dans un etat intrique s'il existe des correlations quantiques entre les etats de ces derniers. La comprehension et la mise en œuvre d'etats intriques ont de nombreuses applications (metrologie quantique, etude des systemes fortement correles, traitement quantique de l'information, etc.) et constituent le contexte general de ce travail de these. Plus en detail, nous demontrons la realisation d'un etat intrique de deux atomes neutres pieges independamment. Pour cela, nous exploitons le phenomene de blocage de Rydberg : lorsqu'on essaie d'exciter simultanement deux atomes separes de quelques micrometres vers un etat de Rydberg donne, la forte interaction entre atomes de Rydberg peut empecher cette excitation simultanee. Dans ce cas, seul un des deux atomes est excite et l'on genere ainsi des correlations quantiques entre les etats des deux atomes, c'est-a-dire de l'intrication. Dans notre experience deux atomes de rubidium 87 dans l'etat fondamental 5S1/2 sont pieges chacun dans une pince optique microscopique, a une distance relative de 4 micrometres. En realisant des transitions entre l'etat 5S1/2 et l'etat de Rydberg 58D3/2 par des transitions a deux photons, nous obtenons un etat intrique des deux atomes dans les sous-niveaux 5S1/2, F=1, mF=1 et 5S1/2, F=2, mF=2. Afin de quantifier l'intrication, nous mesurons la fidelite par rapport a l'etat-cible en realisant des transitions Raman entre ces deux sous-niveaux. La fidelite des paires d'atomes presentes a la fin de l'experience est superieure a la valeur seuil de 0,5, ce qui prouve la creation d'un etat intrique.