Résumé :

L’objet de ma thèse est la construction et la caractérisation préliminaire d’une horloge atomique sur puce à atomes. La transition d’horloge est la transition micro-onde à deux photons entre les niveaux |F=1,mF=-1> et |F=2,mF=1> du 87Rb. Les atomes sont piégés magnétiquement et refroidis à une température de quelques centaines de nK, pouvant atteindre la température de condensation de Bose-Einstein. La spectroscopie Ramsey est effectuée à un champ B0 = 3.23 G pour laquelle le déplacement Zeeman de la transition ne dépend du champ magnétique qu’au second ordre, ce qui permet de réduire la sensibilité de l’horloge aux fluctuations extérieures de champ magnétique. Le signal micro-onde de spectroscopie est couplé aux atomes à l’aide d’un guide d’onde coplanaire intégré à la puce ; l’ensemble du cycle d’horloge est donc effectué dans un volume réduit de (5 cm)3.

Nous avons mesuré avec ce dispositif une durée de cohérence supérieure à 15 secondes de la superposition cohérente des états d’horloge. Avec une durée de Ramsey de 3 secondes, la première évaluation de la stabilité de l’horloge donne 6 10-12 à 1s, limitée par le bruit technique du dispositif. L’objectif est d’atteindre une stabilité de l’ordre de 10-13 à 1s, meilleure que celle des horloges commerciales actuelles.

Entrée par le 77 avenue Denfert Rochereau