New Frontiers in Quantum Simulation and Sensing via Cavity Mediated.... (Lecture 2)

Cette conférence, deuxième d’une série de trois, explore les possibilités offertes par les atomes ultrafroids chargés dans des cavités optiques pour la simulation et la détection quantiques. Ana Maria Rey commence par identifier quatre défis majeurs de la physique quantique : le refroidissement, la génération rapide d’intrication, le compromis entre contrôle et évolutivité, et la gestion de la dissipation. Elle propose que les cavités optiques, grâce aux interactions à longue portée médiées par les photons, permettent de surmonter ces défis. Elle détaille ensuite l’expérience menée avec des atomes de rubidium dans une cavité verticale, où la température est réduite par sélection de vitesse plutôt que par refroidissement évaporatif. Les états de spin sont encodés dans des états de moment, et l’interaction avec la cavité génère un Hamiltonien de type ‘one-axis twisting’ (retordage à un axe). Ce Hamiltonien permet de créer de l’intrication et du spin squeezing, utile pour améliorer la précision des horloges atomiques et des interféromètres. Rey présente également des travaux sur l’ingénierie de Hamiltoniens avec des interactions à plusieurs corps, allant au-delà des interactions à deux corps, pour accélérer la propagation de l’intrication. Elle mentionne l’utilisation de qudits (systèmes multi-niveaux) pour augmenter l’espace de Hilbert sans augmenter le nombre de particules. La conférence se conclut sur l’importance de la collaboration théorie-expérience et sur les perspectives pour la métrologie quantique.