Etats comprimés de spin dans un condensat de Bose-Einstein
LI Yun (LKB)

Infos Complémentaires

Conf IV - 24 rue Lhomond

Mardi 6 juillet à 14h00

Résumé :

Les états comprimés de spin sont des états intriqués qui ont
intérêt pratique dans la métrologie quantique et
l’interféromètre atomique. Dans cette thèse, nous étudions
théoriquement les schémas réalistes pour la production des
états comprimés de spin utilisant l’interaction cohérente
entre les atomes froids dans un condensat de Bose-Einstein bimodale. En
particulier, nous incluons les processus de décohérence tels que les
pertes de particules, ainsi que la dynamique spatiale, qui limitent la
compression maximale accessible dans une expérience
réelle. Nous trouvons que l’effet des pertes ne peut être
négligé dès que la fraction de particules perdue est de
l’ordre du paramètre de compression. La solution analytique que
nous trouvons, en utilisant des fonctions d’onde Monte-Carlo, nous permet
d’effectuer une optimisation pour la compression de spin en ce qui
concerne les paramètres de l’expérience. D’autre part,
nous avons développé une méthode pour étudier la dynamique
spatiale et de spin intriquées dans un condensat bimodale, ce qui permet
un traitement complet analytique dans certains cas et peut
être utilisée dans le cas général, sans nécessiter de
calcules numériques lourds. Nous appliquons nos études
théoriques à une expérience de compression de spin récemment
réalisée avec succès sur une puce à atomes. Enfin, nous
étudions la compression de spin dans un système lié mais
différent d’un BEC avec deux modes spatiaux couplés de façon
cohérente par effet tunnel. Nous étudions ce problème avec un
modèle dynamique à deux modes pour T\ll T_c et avec une
approche multimode à l’équilibre thermique pour T\gtrsim T_c.

Abstract :

Spin squeezed states are multi-particle entangled states that have
practical interest in quantum metrology and atomic interferometer. In this
thesis, we study theoretically realistic schemes for the
production of spin squeezed states using the coherent interactions between
cold atoms in a bimodal Bose-Einstein condensate. In
particular, we include decoherence process such as particle losses, as
well as spatial dynamics which limit the maximum squeezing
reachable in a real experiment. We find that the effect of losses
cannot be neglected as soon as the lost fraction of particles is of the
order of the squeezing parameter. The analytical solution that we find,
using Monte-Carlo wave functions approach, allows us to
perform an optimization for the spin squeezing with respect to the
experiment parameters. The method that we develop to study the
entangled spatial and spin dynamics of interacting bimodal BEC
allows a full analytical treatment for spin squeezing in some cases and
can be used in the general case without the need of heavy
numerics. We apply our theoretical studies to an experiment for spin
squeezing recently realized successfully on an atom chip. Finally, we
study the spin squeezing in a related but different system of a BEC with
two external modes coherently coupled by the tunnel effect. We study this
problem with a dynamical two-mode model for T\ll T_c and within a
multimode approach in thermal equilibrium for T\gtrsim T_c.

Conf IV - 24 rue Lhomond