Les états de Rydberg atomiques sont connus de longue date pour être des sytèmes privilégiés dans l’étude des interactions binaires. Les atomes de Rydberg présentent en effet des sections efficaces de collision très importantes avec un partenaire atomique ou moléculaire. Ceci est généralement attribué à la très grande taille d’un atome de Rydberg dans un nombre quantique principal élevé.

Cependant, les sections efficaces du transfert d’énergie entre atomes de Rydberg par collision résonante sont beaucoup plus larges que les sections efficaces géométriques. Cela est dû à la très longue portée des interactions mises en jeu dans ces collisions inélastiques, les interactions dipôle-dipôle. Ces systèmes de Rydberg en interaction à très longue portée recoivent depuis quelques années un intérêt accru, en particulier pour les perspectives importantes qu’ils offrent en information quantique.

Nous avons étudié les interactions dipôle-dipôle entre des atomes de Rydberg froids formés au sein d’un jet supersonique. Nous nous sommes concentrés sur l’étude des transitions Landau-Zener autour d’une résonance de Förster dans des sytèmes de paires d’atomes de Rydberg. L’adiabaticité de la transition dépend de la distance entre les atomes de la paire et est contrôlée par l’application d’un champ électrique homogène dépendant du temps. L’étude des processus binaires, non collisionnels et dont l’efficacité est contrôlé par l’expérimentateur, permet de sonder l’environnement de chaque atome et constitue une mesure de la distribution de plus proches voisins. Nous en déduisons une méthode originale de mesure directe et précise de la densité d’un gaz de Rydberg. Cette méthode ne nécessite ni la connaissance du nombre d’atomes de Rydberg ni celle du volume du gaz.

Après un passage adiabatique de paire, les atomes de Rydberg constituant cette paire se trouvent dans un état intriqué. Nous proposons une méthode pour prouver leur intrication, fondée sur la mesure de la fluctuation quantique au cours d’oscillations de Rabi entre des états de paire.