Intrication en haute dimension dans les condensats de dysprosium – HighDy

L'intrication à plusieurs corps est au cœur du développement actuel des technologies quantiques. Alors que la réalisation de l'intrication à grande échelle reste un défi de taille, nous proposons dans le cadre de HighDy une nouvelle approche basée sur la manipulation d'atomes de dysprosium fortement magnétiques.

Nous chercherons d'abord à générer de l'intrication entre spins atomiques dans un condensat de Bose-Einstein monomode. Nous proposons une nouvelle voie basée sur la préparation initiale de chaque spin atomique dans un état hautement non-classique. Les interactions entre les spins induisent alors un grossissement collectif du spin, conduisant à une compression de Dicke avec des capacités métrologiques assistées par l'intrication. Compte tenu de la complexité des interactions entre atomes fortement magnétiques, un effort expérimental et théorique conjoint sera nécessaire pour concevoir le protocole d'intrication optimal.

Notre deuxième objectif sera l'étude des condensats de Bose-Einstein dans une structure de Hall quantique. Un champ magnétique effectif sera produit par le couplage induit par la lumière entre le mouvement atomique et le spin, qui agit comme une dimension synthétique. En contrôlant la portée des interactions, nous créerons des condensats de Bose-Einstein avec un réseau régulier de tourbillons quantifiés. Nous étudierons les fluctuations quantiques du réseau de vortex et générerons des corrélations quantiques entre atomes en projetant le système dans un régime de bande plate.

Enfin, nous intégrerons les idées des deux objectifs pour développer un nouveau type de capteur inertiel quantique. Ce capteur sera basé sur le verrouillage spin/impulsion résultant du couplage spin-orbite induit par la lumière.