Manipulation cohérente d'états vibrationnels d'ions moléculaires isolés par logique quantique – COSMIQAL

La possibilité de manipuler les degrés de libertés internes et externes d’atomes et d’ions atomiques isolés est à la base de leur utilisation dans de nombreuses technologies quantiques. Atteindre le même degré de contrôle sur les molécules ouvrirait de belles perspectives dans ce domaine. Cependant, la structure interne complexe des molécules qui les rend justement si attractives pose aussi de sérieux défis pour le contrôle de leurs degrés de libertés externes ainsi que pour la préparation, la détection et la manipulation cohérente de leurs états quantiques internes. Dans ce contexte, les systèmes hybrides composés d’ions atomiques et d’ions moléculaires co-piégés sont très prometteurs car ils combinent le haut degré de contrôle fourni par l’ion atomique avec la riche structure interne de l’ion moléculaire, qui possède de nombreuses transitions présentant des temps de cohérence excellents pour le traitement de l’information quantique et pour les mesures de précisions. Dans le cadre de ce projet, nous allons manipuler de façon cohérente les états vibrationnels d’ions SrH+ isolés à l’aide d’un laser à cascade quantique (QCL) de largeur de raie sub-Hz et implémenter des méthodes de détection non-destructives par logique quantique. Cet ion moléculaire est un excellent candidat pour le traitement de l’information quantique comme pour les mesures de haute précision. Surtout, puisque ces protocoles de logique quantique reposent uniquement sur l’interaction de Coulomb et que les sources QCLs offrent une large couverture spectrale dans tout le moyen-infrarouge, ce projet ouvrira aussi la voie vers des mesures de haute précision sur des ions polyatomiques complexes, créant de nouvelles opportunités dans les domaines de la physique fondamentale, de la chimie quantique et des technologies quantiques.