Sonde à cavité pour la détection en temps réel de la dynamique atomique dans un réseau optique

Robert D. Niederriter, Chandler Schlupf, Paul Hamilton

Abstrait

Nous proposons et démontrons des mesures QED en cavité, en temps réel et à l'échelle sub-longueur d'onde, de la distribution spatiale d'atomes dans un réseau optique. Les atomes, initialement confinés dans une onde stationnaire « piège » d'un mode de cavité optique, sont sondés par une seconde onde stationnaire « sonde ». Avec un décalage de fréquence d'un intervalle spectral libre, les nœuds du piège coïncident avec les ventres de la sonde dans les 10 sites du réseau situés autour du centre de la cavité. Ce couplage atome-cavité, indépendant du site du réseau, permet une détection très sensible de la dynamique atomique, même lorsque les atomes sont répartis sur de nombreux sites du réseau. À titre de démonstration, nous mesurons la température d'ensembles d'atomes de 20 à 70 K en 10 s en surveillant leur expansion de 100 nm après leur libération soudaine du réseau piège. Le couplage atome-cavité imprègne la transmission de la sonde de la dynamique atomique. Cette nouvelle technique permettra une détection non destructive améliorée des oscillations de Bloch et d'autres dynamiques atomiques dans les réseaux optiques.