L’équipe « Gaz de Fermi » du LKB a récemment publié un article dans la revue Physical Review Letters.
Les auteurs :
- Joris VERSTRATEN
- Kunlun DAI
- Maxime DIXMERIAS
- Bruno PEAUDECERF
- Tim DE JONGH
- Tarik YEFSAH
Nous présentons un rapport sur l’imagerie de la distribution spatiale in situ de paquets d’ondes à un seul atome préparés de manière déterministe pendant qu’ils se développent dans un plan, et nous avons trouvé un excellent accord avec la dynamique d’échelle prédite par l’équation de Schrödinger. Nos mesures fournissent une observation directe et quantitative de l’expansion libre d’un paquet d’ondes gaussien à une particule, qui, selon nous, n’a pas d’équivalent dans la littérature existante. Deuxièmement, nous utilisons ces paquets d’ondes en expansion comme référence pour développer un protocole de projection contrôlée d’une fonction d’onde spatialement étendue à partir de l’espace continu sur les sites d’un réseau optique profond, puis d’imagerie d’un seul atome à l’aide de techniques de microscopie à gaz quantique. En sondant le module carré de la fonction d’onde pour différents temps de montée en puissance du réseau, nous montrons comment obtenir une projection quasi-parfaite sur les sites du réseau. L’établissement de ce protocole représente une condition préalable essentielle à la réalisation d’un microscope à gaz quantique pour la physique du continuum. La méthode démontrée ici pour imager un paquet d’ondes dont l’étendue initiale dépasse largement l’espacement du réseau d’épinglage est conçue pour être applicable à la fonction d’onde à plusieurs corps de systèmes en interaction dans l’espace continu, promettant un accès direct à leurs propriétés microscopiques, y compris les fonctions de corrélation spatiale jusqu’à un ordre élevé et à de grandes distances.
© Tarik Yefsah
Figure 1 : Imagerie d’un atome unique d’un nuage de 6Li ultrafroid (expérience LKB). Le microscope quantique à gaz est un outil puissant qui a été développé à l’origine pour l’étude de la physique des réseaux. Notre expérience nous permet de l’appliquer à l’étude des gaz continus : après avoir préparé le nuage dans un état de matière donné, les atomes sont soudainement gelés dans un réseau optique profond et exposés à une lumière quasi-résonnante. Dans cette image, chaque point lumineux (en rouge) signale la présence d’un atome.
© Tarik Yefsah
Figure 2 : Un paquet d’ondes d’un seul atome se développant dans l’espace continu (rangée du haut) est imagé en projetant la position atomique sur les sites d’un réseau optique. Notre technique sert de caméra CCD pour les fonctions d’onde : par des mesures répétées de paquets d’ondes préparés de manière identique, nous obtenons des histogrammes de la fonction d’onde absolue au carré (rangée du bas).