{"id":768,"date":"2024-09-25T09:25:52","date_gmt":"2024-09-25T09:25:52","guid":{"rendered":"https:\/\/biblioconf.lpgp.universite-paris-saclay.fr\/wordpress\/?page_id=768"},"modified":"2024-11-12T15:42:51","modified_gmt":"2024-11-12T15:42:51","slug":"systemes-quantiques-libres-correles","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.lpgp-wp1.universite-paris-saclay.fr\/fr\/systemes-quantiques-libres-correles\/","title":{"rendered":"Syst\u00e8mes quantiques libres corr\u00e9l\u00e9s"},"content":{"rendered":"\n

SYST\u00c8MES QUANTIQUES LIBRES CORR\u00c9L\u00c9S<\/h1>\n\n\n\n
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CONTACT : JACQUES ROBERT<\/strong><\/p>\n\n\n\n

A – Atomes en interaction avec une nano-fibre optique<\/h2>\n\n\n\n

Cette activit\u00e9 se d\u00e9roule dans le cadre d\u2019une collaboration avec le groupe de Sile Nic Chormaic \u00e0 OIST (Okinawa) et de Etienne Brion, LCAR (Toulouse).<\/p>\n\n\n\n

Un atome, et son spectre d\u2019\u00e9tats, est toujours en interaction avec son environnement \u00e9lectromagn\u00e9tique que ce soit le champ du vide ou le champ d\u2019un laser par exemple, cette interaction est fortement d\u00e9pendante des conditions aux limites qui fa\u00e7onnent la structure spatiale du champ \u00e9lectromagn\u00e9tique.<\/p>\n\n\n\n

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Interaction entre les dip\u00f4les deux atomes par la matrice de transfert T qui peut se d\u00e9composer en interaction directe via les modes du vide de l\u2019espace libre et interaction via les modes de la fibre. (Erwan Stourm th\u00e8se de doctorat d\u00e9cembre 2020)<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Les atomes interagissent via<\/em> le champ \u00e9lectromagn\u00e9tique qui les entoure et il est possible de privil\u00e9gier certains modes de ce champ en pla\u00e7ant ces atomes \u00e0 proximit\u00e9 d\u2019une fibre optique. Ceci permet de distinguer les \u00e9changes directs entre les atomes et ceux qui ont lieu \u00e0 travers des modes du champ de la fibre. Le champ de la fibre peut \u00eatre dans l\u2019 \u00e9tat du vide ou dans un \u00e9tat cr\u00e9\u00e9 par un champ laser. Cela pourrait rendre d\u00e9tectable la pr\u00e9sence des atomes au voisinage de la fibre via<\/em> la perturbation li\u00e9e \u00e0 ce champ laser.<\/p>\n\n\n\n

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\"\"<\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n

Afin de faciliter l\u2019interpr\u00e9tation des exp\u00e9riences, il est pr\u00e9f\u00e9rable que les atomes \u00e9tudi\u00e9s soient hautement excit\u00e9s (des atomes de Rydberg), car tr\u00e8s r\u00e9actifs au champ \u00e9lectromagn\u00e9tique, et que ces atomes soient le plus immobiles possibles. Ainsi, des atomes froids sont plac\u00e9s \u00e0 proximit\u00e9 d\u2019une fibre dont le champ est tr\u00e8s exalt\u00e9 par exemple celui d\u2019une nanofibre. Suivant le sch\u00e9ma pr\u00e9c\u00e9demment d\u00e9crit, on a l\u2019\u00e9bauche d\u2019un syst\u00e8me permettant de stocker l\u2019information entre atomes de mani\u00e8re globale et modulable au travers de leur interaction avec une fibre ou avec plusieurs fibres qui peuvent \u00e9changer de l\u2019information via les atomes.<\/p>\n\n\n\n

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B – Atomes d\u2019hydrog\u00e8ne en interaction et paires ioniques<\/h2>\n\n\n\n

On a montr\u00e9 qu\u2019il \u00e9tait possible d\u2019obtenir des paires d\u2019atomes jumeaux chacun dans l\u2019\u00e9tat H(2S) par dissociation d\u2019une mol\u00e9cule d\u2019hydrog\u00e8ne. La dynamique pr\u00e9cise de la dissociation est tr\u00e8s d\u00e9licate \u00e0 suivre et \u00e0 contr\u00f4ler. Une approche compl\u00e9mentaire \u00e0 ce type de dynamique consiste \u00e0 suivre les collisions partir d\u2019\u00e9tats libres, c\u2019est \u00e0 dire des collisions entre atomes d\u2019un jet d\u2019hydrog\u00e8ne dont certains sont \u00e9lectriquement excit\u00e9s. En se concentrant sur l\u2019analyse des corr\u00e9lations entre les paires obtenues, on constate que ces paires peuvent \u00eatre neutres, partiellement excit\u00e9es ou bien des ions (e ;g. H+ \/ H-), en fonction de l\u2019\u00e9tat d\u2019excitation \u00e9lectronique des deux partenaires de collision.<\/p>\n\n\n\n

Atomes jumeaux H(2S) + H(2S):<\/h4>\n\n\n\n

Les paires d\u2019atomes jumeaux chacun dans l\u2019\u00e9tat H(2S) obtenues par dissociation par impact \u00e9lectronique d\u2019une mol\u00e9cule d\u2019hydrog\u00e8ne peuvent \u00eatre consid\u00e9r\u00e9es comme des paires de type EPR car l\u2019interaction entre les deux atomes est \u00e9crant\u00e9e \u00e0 grande distance. (Collaboration avec l\u2019\u00e9quipe de Ginette Jalbert au LACAM UFRJ Br\u00e9sil)<\/p>\n\n\n\n

Sur la figure on montre comment on peut se repr\u00e9senter la fragmentation de H2<\/sub> par impact \u00e9lectronique en H(2S) + H(nL). Les d\u00e9tecteurs ne sont sensibles qu\u2019aux atomes dans l\u2019\u00e9tat H(2S) aux ions et aux photons FUV. Les spectres repr\u00e9sentent le nombre d\u2019\u00e9v\u00e8nements enregistr\u00e9s en fonction du temps de vol entre le centre de collision et l\u2019un des deux d\u00e9tecteurs.<\/p>\n\n\n\n

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Axe des x : d\u00e9tecteur 1, axe des y : d\u00e9tecteur 2. Code couleur sur les spectres en densit\u00e9 : bleu pas d\u2019\u00e9v\u00e8nements, jaune puis orange nombre d\u2019\u00e9v\u00e9nement croissant. Les spectres du haut repr\u00e9sentent (1) \u00e0 gauche, un signal synth\u00e9tis\u00e9 produit simple des deux spectres de temps de vol obtenus pour chaque d\u00e9tecteur ind\u00e9pendamment tous les \u00e9v\u00e8nements H(2S) + H(1S) ou H(2S) + H(2S) etc,. (2) au centre le signal lorsque les deux d\u00e9tecteurs fonctionnement de mani\u00e8re corr\u00e9l\u00e9e, c\u2019est le signal de co\u00efncidences correspondant uniquement aux \u00e9v\u00e8nements 1 mol\u00e9cule de H2 <\/sub>donne deux atomes de H(2S).  (3) \u00e0 droite un signal synth\u00e9tique obtenu en multipliant les deux spectres de temps de vol obtenus ind\u00e9pendamment en introduisant une condition de conservation artificielle de la vitesse du centre de masse du syst\u00e8me<\/em>.<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

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Si les formes des deux derniers spectres paraissent comparables, on distingue sur la figure du bas que leur intensit\u00e9 ne l\u2019est pas car elle d\u00e9pend de l\u2019efficacit\u00e9 de d\u00e9tection sur chacun des d\u00e9tecteurs qui interviennent diff\u00e9remment dans le cas d\u2019une d\u00e9tection en r\u00e9gime corr\u00e9l\u00e9 ou en r\u00e9gime ind\u00e9pendant.<\/p>\n\n\n\n

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En bleu : Spectre de temps de vol obtenu pour un seul d\u00e9tecteur On Indique les diff\u00e9rentes contributions possibles au signal enregistr\u00e9.<\/em>
En orange : projection sur ce spectre du signal de co\u00efncidence obtenu avec les deux d\u00e9tecteurs corr\u00e9l\u00e9s. Les \u00e9chelles d\u2019intensit\u00e9 ont \u00e9t\u00e9 ajust\u00e9es pour d\u00e9terminer les largeurs et les temps de vol correspondant \u00e0 ce processus.<\/em><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
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Paires Ioniques :<\/h4>\n\n\n\n

Un des int\u00e9r\u00eats de l\u2019\u00e9tude des paires ioniques (H+<\/sup> \/ H–<\/sup>) provient de la propri\u00e9t\u00e9 de l\u2019interaction Coulombienne de se poursuivre sans \u00e9crantage jusqu\u2019\u00e0 l\u2019infini, ce qui fait que les fragments restent toujours en interaction. Ceci permet d\u2019\u00e9tudier des paires quantiquement corr\u00e9l\u00e9es en interaction (paires de Darwin). Notons que ceci les distingue clairement des paires neutres pour lesquelles la corr\u00e9lation quantique n\u2019est pas accompagn\u00e9e d\u2019une interaction \u00e0 longue port\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

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Molecular processes within a cold beam of hydrogen atoms with laser irradiation<\/em>
Left to Right, Dissociation, Molecular Initial State: H2<\/sub> (a<\/sup>\u039bb<\/sub> )->H(n,l)+H(n\u2019,l\u2019)<\/em>
Right to Left, Association,:Atomic Initial States   H(n,l)+H(n\u2019,l\u2019) -> H2<\/sub> (a<\/sup>\u039bb<\/sub> )<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Pour ces syst\u00e8mes ioniques, il est ais\u00e9 d\u2019agir avec un champ \u00e9lectrique ou magn\u00e9tique sur les ions r\u00e9sultants et donc d\u2019\u00e9tudier leur re-collision. Sur cet aspect, ces paires se rapprochent des paires ion-\u00e9lectron utilis\u00e9es pour la cr\u00e9ation d\u2019harmoniques d\u2019ordre \u00e9lev\u00e9es dans un champ laser intense. Le cas de la paire H+<\/sup> \/ H–<\/sup> a de plus la particularit\u00e9 d\u2019\u00eatre, tout au moins \u00e0 grande distance et au spin nucl\u00e9aire pr\u00e8s, \u00e9quivalent \u00e0 celui de deux particules sans structure et sans spin \u00e9lectronique, puisque le proton n\u2019a qu\u2019un spin nucl\u00e9aire et que pour l\u2019anion hydrog\u00e8ne le spin nucl\u00e9aire est port\u00e9 par le proton et que ses deux \u00e9lectrons se trouvent dans un seul \u00e9tat \u00e9lectronique stable de sym\u00e9trie S.<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

Processus Mol\u00e9culaires entre atomes d\u2019hydrog\u00e8ne, formation de paires d\u2019ions par collision : <\/em>H(n=2,3,4;l)+H(1s) -> H+ <\/sup>+H–<\/sup>.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Figure de gauche, en haut : courbes de potentiel adiabatiques, en bas : courbes de potentiel des \u00e9tats excit\u00e9s seuls et surimposition de la courbe d\u2019interaction ionique et des croisements avec les courbes adiabatiques.<\/em><\/p>\n\n\n\n

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Exp\u00e9rimentalement on se propose d\u2019utiliser un jet d\u2019hydrog\u00e8ne atomique dense et aussi froid que possible. Les atomes d\u2019hydrog\u00e8ne sont produits par d\u00e9charge radiofr\u00e9quence ou micro-ondes puis le gaz r\u00e9sultat est refroidi par cryog\u00e9nie. Sous l\u2019effet d\u2019un ou plusieurs lasers les atomes d\u2019hydrog\u00e8ne sont port\u00e9s dans les premiers \u00e9tats \u00e9lectroniques. Pour une excitation directe \u00e0 1 photon, il faut disposer de lasers pouvant produire du rayonnement Lyman (alpha ou b\u00eata) accordables et de faible largeur spectrale. Le verrou principal est celui de l\u2019obtention de rayonnement Lyman alpha (121 nm) suffisamment intense sinon en r\u00e9gime continu, au moins en r\u00e9gime impulsions longues. Quelle que soit le d\u00e9tail de la m\u00e9thode employ\u00e9e, un dispositif de m\u00e9lange de fr\u00e9quence performant est n\u00e9cessaire. La stabilisation des lasers sera r\u00e9alis\u00e9e par peignes optiques (CEPR COMB-IdF et r\u00e9seau REFIMEVE<\/a>)<\/p>\n\n\n\n

Nous \u00e9tudions la possibilit\u00e9 de r\u00e9aliser \u00e0 l\u2019aide d\u2019un plasma cr\u00e9\u00e9 dans un capillaire creux rempli de gaz (hydrog\u00e8ne) soit pour obtenir des jets d\u2019atomes (ions) soit pour g\u00e9n\u00e9rer des harmoniques \u00e0 Lyman alpha.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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Laboratoire de Physique des Gaz et des Plasmas<\/h3>\n\n\n\n

Bat 210, rue Henri Becquerel<\/p>\n\n\n\n

91405 Orsay Cedex<\/p>\n\n\n\n

T\u00e9l : (33) 01 69 15 72 51<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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Mentions l\u00e9gales<\/a><\/p>\n\n\n\n

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