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Diffusion inélastique de lumière par une cavité contenant un ensemble atomique en blocage de Rydberg

par com.lac - publié le , mis à jour le

Diffusion inélastique de lumière par une cavité contenant un ensemble atomique en blocage de Rydberg

Un travail théorique réalisé par des chercheurs de l’Institut d’Optique (IOGS – Palaiseau) et du Laboratoire Aimé Cotton révèle le comportement optique fortement non-linéaire d’un ensemble d’atomes de Rydberg en forte interaction dipôle-dipôle.


L’absence d’interaction entre photons rend la réalisation d’une porte quantique photonique délicate. L’utilisation d’un milieu atomique non-linéaire permet d’induire une interaction effective entre photons et ainsi de pallier ce problème. Les effets non-linéaires obtenus dans les milieux optiques standard ne peuvent toutefois pas être observés dans le régime quantique, car trop faibles.


Le phénomène de transparence électromagnétiquement induite au sein d’un ensemble d’atomes de Rydberg en forte interaction dipôle-dipôle donne accès à des non-linéarités optiques « géantes », potentiellement sensibles au niveau du photon unique. Le couplage d’un tel ensemble à un mode de cavité renforce encore l’effet non-linéaire attendu.

L’étude théorique de ce type de système est très complexe : utilisant des techniques de la théorie de la physique à N corps (formalisme de Schwinger-Keldysh), des chercheurs de l’Institut d’Optique (IOGS – Palaiseau) et du Laboratoire Aimé Cotton ont mis en évidence des propriétés nouvelles, en particulier la diffusion inélastique d’un faisceau lumineux monochromatique par un ensemble atomique en cavité.


Figure : a) Dispositif expérimental : un ensemble atomique est simultanément soumis à un champ de contrôle intense et couplé à un mode de cavité dans laquelle on injecte un faible champ cohérent ; b) structure des niveaux atomiques considérés ; c) Spectre de la lumière transmise évalué au quatrième ordre en champ incident, qui révèle une composante inélastique.


 


En savoir plus : Inelastic Photon Scattering via the Intracavity Rydberg Blockade, A. Grankin, E. Brion, R. Boddeda, S. Ćuk, I. Usmani, A. Ourjoumtsev, et P. Grangier, Phys. Rev. Lett. 117, 253602 (2016).


Contact : Etienne Brion (Eticc)