Soutenance de thèse de Antoine Glicenstein

Soutenance de thèse de Antoine Glicenstein, du groupe Optique quantique, le 18 janvier 2022 à 14h00 dans l'auditorium de l'Institut d'Optique Graduate School de Palaiseau, sur le thème : " Collective spontaneous emission from dense ensembles of two-level atoms ".

Résumé : " On s’intéresse au problème de la diffusion de la lumière par un ensemble dense d’atomes froids dans le régime dit ”de Dicke”, dans lequel un grand nombre d’atomes est piège dans un volume dont les dimensions sont plus petites que la longueur d’onde de la transition atomique. Quand le milieu est dense et que la fréquence de la lumière est proche de celle d’une transition atomique, les dipôles induits par la lumière interagissent entre eux. Ces interactions résonantes entre les dipôles modifient la réponse collective de l’ensemble. En particulier, elles modifient le taux auquel l’ensemble se désexcite par émission spontanée. Une désexcitation plus rapide que celle d’un atome unique est appelée superradiance et une désexcitation plus lente est appelée sousradiance.

Dans cette thèse, nous développons d’abord des méthodes expérimentales pour l’étude de problème, nous permettant de préparer, d’observer et de manipuler des nuages denses d’atomes à deux niveaux contenant plusieurs milliers d’atomes froids dans un régime proche du régime de Dicke. Nous étudions ensuite les propriétés d’émission collective de ces systèmes lorsqu’ils sont soumis à de la lumière laser résonante, pendant et après l’excitation. On observe les désexcitations super- et sousradiantes pour la première fois dans notre groupe, et on montre qu’elles sont gouvernées par le nombre d’atomes dans le nuage. Nous avons caractérisé les oscillations de Rabi collectives des ensembles d’atomes sous l’effet de la lumière. Enfin, nous démontrons un protocole pour relâcher à la demande des excitations stockées dans des états sousradiants, ce qui est un prérequis pour des applications de stockage de la lumière. "