Contrôle de l’organisation spatiale d’ions refroidis par laser au sein d’un piège radio-fréquence, de géométrie octupolaire linéaire

Overview & Synopsis

Cette thèse étudie une nouvelle configuration de piège radiofréquence linéaire multipolaire qui peut avoir des applications dans le développement des horloges micro-onde à ions, avantageuses pour leur stabilité à long terme, ou la génération de structures géométriques contrôlées pour les simulations quantiques. L’équipe CIML a construit un piège double dont la partie quadrupolaire est destinée à la création des ions et à leur spectroscopie laser et dont la partie octupolaire sert à évaluer les facteurs limitant la stabilité des horloges micro-onde à ions. Les premières observations en octupole ont mis en évidence la grande sensibilité du potentiel de confinement à la symétrie de la géométrie, et la formation de minima locaux de potentiel responsables d’une organisation non contrôlée des ions dans le piège. Cette thèse présente la mise en œuvre expérimentale du dispositif électronique développé pour compenser des défauts géométriques, par l’application de tensions radiofréquences différentes sur chaque électrode du piège octupolaire. Pour cela, le protocole de transport des ions, du quadrupole vers l’octupole, a été adapté à la nouvelle géométrie du piège. Ensuite, nous avons observé l’organisation des ions refroidis par laser dans un octupole non compensé avant d’exploiter le dispositif de compensation pour façonner un potentiel quasi-quadrupolaire qui nous a permis d’estimer le nombre d’ions en octupole, qui atteint 1500. Ce dispositif est aussi utilisé pour créer un potentiel de confinement à la morphologie contrôlée dont le diagnostic est basé sur les images de la fluorescence des ions refroidis par laser, pour différentes températures des ions. Bien que nous n’ayons pas pu démontrer la compensation des défauts, les résultats montrent qu’il est possible de créer et de manipuler de manière contrôlée les minima locaux de potentiel, ce qui pourra fournir une ressource future pour l’information quantique.