Optique Quantique avec des diamants en lévitation dans un piège à ions – QUOVADIS

Les récents développements des recherche en opto-mécanique rendent possible le refroidissement d’oscillateurs mécaniques au niveau fondamental de l’oscillateur harmonique et la réalisation d’expériences d’optique quantique avec des objets macroscopiques. Une difficulté du refroidissement d’oscillateurs macroscopiques est la thermalisation due au contact de l’objet avec une structure. Plusieurs solutions sont envisagées pour contourner ce problème, une des voies de sortie la plus réaliste étant de faire léviter l’objet. Inspiré par les récents travaux sur les systèmes hybrides de l’opto-mechanique, des mecanismes de refroidissement avec des émetteurs uniques nichés dans l’objet en lévitation ont été proposés et ont le potentiel d’offrir à l’opto-mechanique, des paradigmes nouveaux de l’optique quantique.
Dans cette direction, les experiences effectuées avec des nanodiamants en lévitation contenant des centres NV sont les plus avancées, mais la lumière du laser de piégeage diffusée par les défauts affecte les propriétés du centre NV, ce qui brouille la lecture du mouvement du diamant. Le projet QUOVADIS, va contourner l’approche optique pour le piégeage et propose de réaliser un piégeage qui repose sur les charges de surface du diamant dans un piège de Paul.
Cette architecture nouvelle permettra d’observer le refroidissement du centre de masse d’un nanodiamant proche du niveau fondamental du piège, d’observer des sauts quantiques du mouvement d’un oscillateur mécanique et d’intriquer les oscillations de deux diamants. La plateforme ouvrira en outre des opportunités pour l’étude de phénomènes fondamentaux en optique quantique et d’établir une plateforme technologique pour l’information quantique.