Cette thèse s'inscrit dans le domaine général de l'information quantique, qui propose de réaliser des protocoles de traitement de l'information en utilisant les lois de la mécanique quantique. Ce travail se focalise sur l'un des systèmes les plus prometteurs : les ions uniques confinés dans des pièges radio-fréquence (pièges de Paul) et refroidis par laser. Le but de cette thèse est de mettre en places les outils (systèmes de mesure et échantillons) permettant de caractériser le « chauffage anormal », phénomène à se jour non totalement compris, limitant la cohérence de ions piégés dans des pièges de Paul linéaires planaires.Après une introduction sur l'information quantique, les principes de piégeage et de refroidissement sont expliqués. Vient ensuite une description des améliorations effectuées sur un système expérimental de piégeage et de refroidissement d'ions. La modélisation des champs électriques de piégeage permettant de contrôler les pièges est présentée. Une première réalisation de piégeage sur un piège de Paul linéaire planaire est décrite. Celle-ci à permis l'obtention de cristaux de Coulomb planaires de grandes dimension (N>150). Le protocole de réalisation de pièges de Paul linéaires planaire de taille micro-métriques, fabriqués en salle blanche, est décrit. Les résultats du piégeage d'ions sur de tels micro-pièges sont présentés. Cette dernière partie présente des premiers résultats de l'équipe concernant le chauffage anormal, utilisant la technique dite du « Doppler recoiling ».
Un dispositif permettant le confinement d'ions calcium pendant des heures a été réalisé. Dans une première étape les ions ont été détectés utilisant deux méthodes électroniques: l'éjection résonnante à l'aide d'un multiplicateur d'électrons, et la détection par un circuit résonnant. L'influence d'un gaz tampon sur les durées de confinement et l'évolution de la charge d'espace a été mise en évidence par cette dernière méthode. les ions ont ensuite été détectés par la fluorescence des raies de résonance du CaII soit en utilisant un gaz tampon, soit par double-résonance optique-optique. l'excitation directe des transitions interdites 4S-3D des ions a permis d'aborder des mesures de la durée de vie naturelle des niveaux métastables par une méthode originale. des résultats très précis pour ces durées de vie ont été obtenus. Nous avons déterminé les taux de réaction pour la désexcitation des états métastables vers le niveau fondamental (quenching) en mesurant la variation de la durée de vie effective des niveaux en présence de différents gaz tampon. une étude en équilibre (fluorescence sensibilisée) ainsi qu'une étude dynamique des populations des deux états du doublet ont fourni des taux de réaction pour le mélange des niveaux de structure fine.