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Capteurs et métrologie quantiques


Capteurs et métrologie quantiques

E. Charron
Doctorants : Sirine Amri (co-tutelle Univ. Hanovre), Annie Pichery (co-tutelle Univ. Hanovre)

Excitations collectives d'un condensat de Bose-Einstein

Afin d’exploiter le plein potentiel des capteurs quantiques pour des applications inertielles ou pour des tests de physique fondamentale, il est nécessaire de contrôler minutieusement l’état quantique dans lequel sont préparés des ensembles atomiques ultrafroids. Pour la plupart des applications, les capteurs basés sur l’interférométrie atomique sont très prometteurs car ils devraient permettre d’augmenter la sensibilité de mesure de plusieurs ordres de grandeur par rapport aux meilleures performances actuelles.

Les gaz quantiques dégénérés sont des candidats de choix pour relever deux défis : des vitesses d’expansion très faibles et un contrôle élevé de leurs degrés de liberté internes et externes. En effet, leur énergie translationnelle peut être diminuée de manière réaliste jusqu’à des équivalent-températures de l’ordre du, ou voire même inférieures au pico-Kelvin, tout en préservant la cohérence du système et en étant capable de contrôler précisément ses caractéristiques quantiques.

Nos recherches tirent parti de la plupart des techniques nouvelles et efficaces dans le domaine de la théorie quantique des gaz et mettent en œuvre des interféromètres atomiques hautement contrôlables et d’une grande importance métrologique. Des modèles analytiques et numériques sont développés en s’appuyant sur des protocoles de théorie du contrôle optimal ainsi que sur des méthodes de calcul de la dynamique quantique dépendant du temps.

Nous nous engageons dans un effort de collaboration directe avec un grand nombre de groupes expérimentaux, en particulier avec ceux de l’Institut d’Optique Quantique de Hanovre en Allemagne. Nos recherches couvrent les aspects liés à la dynamique des condensats de Bose-Einstein manipulés par des puces à atomes, par des pièges dipolaire, soumis à la chute libre (fontaines, plates-formes de microgravité et plates-formes spatiales) ou en conditions piégées (interférométrie piégée, cavités optiques, etc.).