Les outils de la physique des ions (II)

La troisième leçon a commencé par la description d’autres méthodes de refroidissement laser, adaptées à quelques cas particuliers (refroidissement par bande latérale Raman du Béryllium et refroidissement par acquisition d’information (méthode stochastique). Puis nous nous sommes attachés à décrire en détail le hamiltonien d’interaction d’un ion avec un laser, en traitant quantiquement le mouvement de l’ion. Le Hamiltonien a été développé en puissance du paramètre de Lamb-Dicke, ce qui a permis de séparer les termes responsables des résonances de bande centrale (porteuse) et latérales. Les premiers correspondent à l’absorption ou émission d’un photon laser par l’ion, sans changement du nombre de phonons de vibration alors que les seconds sont associés à des changements simultanés des nombres de quanta lumineux et de vibration. L’interaction avec la porteuse permet les opérations à un qubit, équivalentes à une rotation du qubit. L’interaction résonnante sur les premières bandes latérales est décrite par des termes analogues à ceux que l’on rencontre en électrodynamique en cavité, d’où la grande similitude de la physique des ions avec celle des atomes de Rydberg en cavité étudiée dans les années précédentes. Nous avons décrit le phénomène d’oscillation de Rabi d’un ion et analysé qualitativement les opérations d’intrication entre états qubit de l’ion et le mode de vibration. La leçon s’est achevée avec la description d’une expérience d’intrication de deux ions, comportant une mesure d’inégalité de Bell.