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Claude Cohen Tannoudji

Prix Nobel en 1997 pour le ralentissement et le piégeage des atomes par la lumière laser.

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États comprimés de spin dans un condensat de Bose-Einstein

Soutenance de thèse de Li Yun (LKB et IFRAF)

Mardi 06 juillet 2010 à 14h*, en salle conf IV (2e étage du département de physique de l’ENS).

Résumé :

Les états comprimés de spin sont des états intriqués qui ont un intérêt pratique pour la métrologie quantique et l’interféromètrie atomique. Dans cet exposé, nous présentons des études théoriques qui visent à la production d’états comprimés de spin utilisant l’interaction cohérente entre les atomes froids dans un condensat de Bose-Einstein bimodal. En particulier, nous incluons les processus de décohérence tels que les pertes de particules, ainsi que la dynamique spatiale, qui limitent la compression maximale accessible dans une expérience réelle. Nous trouvons que l’effet des pertes ne peut être négligé dès que la fraction de particules perdue est de l’ordre du paramètre de compression. La solution analytique que nous trouvons, en utilisant des fonctions d’onde Monte-Carlo, nous permet d’effectuer une optimisation pour la compression de spin en ce qui concerne les paramètres de l’expérience. D’autre part, nous avons développé une méthode pour étudier la dynamique spatiale et la dynamique de spin intriquées dans un condensat bimodal, ce qui permet un traitement complet analytique dans certains cas, et peut être aussi utilisée dans le cas général, sans nécessiter de calculs numériques lourds. Enfin, nous appliquons nos études théoriques à une expérience de compression de spin récemment réalisée avec succès sur une puce à atomes.

Abstract :

Spin squeezed states are multi-particle entangled states that have practical interest in quantum metrology and atomic interferometry. In this talk, we present a theoretical analysis of the production of spin squeezed states using the coherent interactions between cold atoms in a bimodal Bose-Einstein condensate. In particular, we include decoherence process such as particle losses, as well as spatial dynamics which limit the maximum squeezing reachable in a real experiment. We find that the effect of losses cannot be neglected as soon as the lost fraction of particles is of the order of the squeezing parameter. The analytical solution that we find, using the Monte-Carlo wave functions approach, allows us to perform an optimization for the spin squeezing with respect to the experiment parameters. The method that we develop to study the entangled spatial and spin dynamics of interacting bimodal BEC allows a full analytical treatment for spin squeezing in some cases and can be used in the general case without the need of heavy numerics. Finally we apply our theoretical studies to an experiment for spin squeezing recently realized successfully on an atom chip.

Post-scriptum :

Laboratoire de physique de l’Ecole Normale supérieure
24, rue Lhomond
75005 Paris


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