Lily MARQUIE
Spécialité : Physique
Laboratoire : LPL
Directeur de thèse : Martin Robert de Saint Vincent
Co-encadrant : Benjamin Pasquiou
Titre de la thèse : Manipulation de spin dans un gaz dégénéré d’atomes de strontium.
L’équipe Gaz Quantiques Magnétiques travaille sur l’étude d’un état de la matière appelé gaz dégénérés ou simplement, gaz ultrafroids. Ces derniers sont constitués d’atomes que l’on refroidit proche du zéro absolu (-273°C) grâce à des mécanismes d’interaction avec des lasers. De telles températures font ressortir des propriétés quantiques intéressantes. Mon sujet de thèse se spécialise dans la manipulation des spins, une propriété intrinsèque aux particules analogue au moment magnétique d’une boussole. Le but est de produire des états quantiques corrélés, c’est-à-dire où l’état d’un atome dépend de l’état de tous les autres, très recherchés dans le domaine de la métrologie mais aussi des technologies quantiques.
Nous travaillons avec des atomes de strontium dont l’isotope 87 a la particularité d’être un fermion (particules de spin demi-entier affectées par le principe d’exclusion de Pauli). L’idée qui dirige la thèse est qu’il serait possible de créer des états corrélés appelés états de Dicke à partir de notre nuage d’atomes en utilisant un processus connu sous le nom de photoassociation. La photoassociation consiste en la création de molécules, dans notre cas Sr2, lors de la collision de 2 atomes et sous l’effet d’un faisceau laser. Une partie des atomes resterait non photoassociés, dans cet état quantique intéressant.
Thesis title : Spin manipulations in a degenerate Fermi gas of strontium atoms.
The Magnetic Quantum Gases team studies a state of matter known as degenerate gases, or more simply, ultracold gases. These systems consist of atoms cooled to temperatures close to absolute zero (-273°C) using light-matter interactions with lasers. At such extreme temperatures, fascinating quantum properties emerge. My PhD focuses on manipulating spin, an intrinsic property of particles that can be compared to the magnetic moment of a compass. The goal is to produce correlated quantum states, where the state of each atom depends on the state of all the others. Such states are very sought after for applications in metrology and quantum technologies.
We work with strontium atoms, specifically the isotope 87, which is a fermion (a particle with half-integer spin affected by the Pauli exclusion principle). The idea leading my PhD is the possibility to create correlated states known as Dicke states from our atomic cloud, using a process called photoassociation. Photoassociation consists in forming molecules, in our case Sr₂, when two atoms collide in the presence of a laser beam. The remaining non-photoassociated atoms would then be left in this intriguing quantum state.
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