Decoherence and optical response of low-dimensional Bose gases

Rémy Vatré

Published May 24, 2023• 0 citations

Abstract

Dans ce manuscrit, je présente des études expérimentales sur l'interaction entre des gaz quantiques ultrafroids de bosons et de la lumière résonante. L'ytterbium, avec ses deux électrons de valence, est un atome de choix pour de telles simulations quantiques car il possède à la fois une raie large et une raie d'intercombinaison étroite, couramment utilisées pour le refroidissement laser. Dans une première série d'expériences, j'étudie la décohérence du gaz induite par une quantité contrôlée de diffusion de lumière. Un gaz quantique d'ytterbium est chargé dans des réseaux optiques et la transition d'intercombinaison est excitée par de la lumière résonante. Les nombreux cycles d'absorption et d'émissions spontanées conduisent à de la diffusion en impulsion et donc à de la décohérence, ce que j'étudie à travers la distribution en impulsion du gaz. Aux temps longs de l'évolution du système, j'observe un régime de décohérence algébrique résultant de l'accumulation de corrélations. Le régime exponentiel de décohérence aux temps courts nous renseigne sur l'état initial du système. Dans une deuxième série d'expériences, un gaz quantique d'ytterbium est chargé dans un seul plan d'un réseau optique de grand pas, ce qui réalise en pratique un système bidimensionnel. Ce gaz bidimensionnel est sondé in situ à l'aide d'un système d'imagerie à haute résolution permettant une caractérisation précise de ses propriétés thermodynamiques. Je caractérise la réponse optique d'un tel système en mesurant la transmission et le déphasage qu'il imprime à de la lumière proche de résonance avec la transition large.

DOI: 10.70675/e8f03decz4d71z49edzb55az2932f5f0d7f9

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