Electrodynamique en cavite : experiences resonnantes en regime de couplage fort

par Frédérick Bernardot

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jean-Michel Raimond.

Soutenue en 1994

à Paris 6 .

mots clés

Résumé

Dans le domaine micro-onde, deux niveaux de rydberg voisins d'un atome alcalin, d'une part, et le champ electromagnetique confine dans une cavite supraconductrice de tres haute surtension, d'autre part, echangent de maniere coherente un quantum d'energie lorsqu'ils sont a resonance. Une telle situation est conceptuellement la plus simple dans laquelle le couplage matiere-rayonnement se manifeste a l'echelle elementaire. Ce memoire presente une mise en evidence experimentale de cette interaction, dans une situation ou l'evolution coherente atome-champ domine les processus dissipatifs. Le couplage atome-champ est d'abord decrit theoriquement (dans un point de vue classique puis quantique), ainsi que des experiences permettant de le mettre en evidence. Ensuite, une experience de spectroscopie des premiers etats excites du systeme atome + cavite est exposee. Elle a permis d'acceder a la frequence avec laquelle un echantillon de trois atomes et un mode resonnant du champ echangent leur energie. Enfin, un nouveau montage experimental est presente. Il possede une resolution spectrale tres elevee grace a l'utilisation de la technique du champ oscillant separe de ramsey, et doit permettre l'observation, dans le domaine micro-onde, du couplage elementaire entre un seul atome a deux niveaux et un seul mode du champ electromagnetique, cette observation pouvant se faire aussi bien spectralement que temporellement. La realisation d'un montage experimental aussi sensible, et dans lequel les amortissements de l'atome et de la cavite sont rendus negligeables, ouvre egalement la voie a des tests subtils de la mecanique quantique (mesures sans demolition, chats de schrodinger, etc. ) mettant en jeu une interaction atome-champ non resonnante

Titre traduit

Electrodynamics in cavity: resonant experiments in strong coupling regime

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