MANIPULATION D'ATOMES DANS DES PIÈGES DIPOLAIRES MICROSCOPIQUES ET ÉMISSION CONTRÔLÉE DE PHOTONS PAR UN ATOME UNIQUE

Cette these porte sur la manipulation d'atomes uniques de rubidium 87 dans des pieges dipolaires optiques microscopiques en vue d'applications a l'information quantique. Le dispositif experimental utilise un objectif de grande ouverture numerique pouvant focaliser un faisceau a la limite de diffraction et collecter efficacement la lumiere emise par les atomes. Nous avons caracterise la geometrie du potentiel et le mouvement des atomes pieges par des mesures de frequences d'oscillation et d'energies moyennes. Pour prouver que ce systeme est adapte au traitement quantique de l'information, nous montrons que son extensibilite a grande echelle est envisageable. A l'aide d'un modulateur de phase programmable par ordinateur et a partir d'un seul faisceau laser, nous avons genere holographiquement des reseaux de micro-pieges dipolaires pour atomes uniques, chacun des sites etant adressable individuellement. En vue de realiser des portes logiques a deux bits quantiques, nous avons choisi de nous orienter vers leur intrication conditionnelle. Celle-ci passe par le controle de l'emission de l'atome a l'echelle du photon unique, obtenue a la suite d'une excitation impulsionnelle. Nous avons concu une chaine laser delivrant des impulsions nanosecondes. Elle nous assure un controle coherent de la transition fermee (5S1/2, F = 2, mF = 2) vers (5P3/2, F = 3, mF = 3). Nous avons observe des oscillations de Rabi et des battements quantiques sur des atomes uniques. En ajustant la puissance de la chaine laser pour realiser des impulsions pi, on obtient une source declenchable de photons uniques qui presente un flux de hotons important et un faible taux d'impulsions contenant deux photons.