Chaines d'atomes uniques de dysprosium dans des pinces optiques pour étudier la diffusion collective de la lumière

Cette thèse porte sur la construction d'une expérience de pinces optiques avec des atomes de dysprosium pour étudier les interactions induites par la lumière.Le but est d'étudier des situations dans laquelle le champ électrique rayonné par un atome lorsqu'il se désexcite peut influencer un autre atome proche.Le travail présenté ici montre que les techniques développées pour imager et manipulerdes atomes individuels dans des pinces optiques peuvent fournir de nouveaux outils expérimentaux pour étudier le problème de la diffusion collective de la lumière.Une première partie de la thèse consiste en la conception et la construction d'une expérience de pinces optiques utilisant pour la première fois des atomes de dysprosium. Une fois le système construit, nous avons caractérisé le comportement des atomes de dysprosium dans les pinces optiques.En particulier, nous avons mesuré l'influence de la polarisation de la lumière du piège sur la polarisabilité de l'atome.Grâce à ces mesures, nous avons montré l'existence d'une polarisation magique qui rend possible l'imagerie non-destructive d'atomes uniques de dysprosium avec haute fidélité.Une fois ce but atteint, nous avons réalisé de premières expériences de diffusion de la lumière sur des ensembles atomiques ordonnés réalisés avec des pinces optiques.Pour ce faire, nous avons développé une technique de détection de l'état interne d'un atome unique sur une transition optique en utilisant la structure riche de l'atome de dysprosium.Grâce à cette technique, nous avons étudié comment le champ électrique rayonné par un atome sur un autre influence la mesure de la fréquence de la transition.Nous avons observé le décalage collectif du spectre en régime stationnaire dans l'approximation de dipôles rayonnants classiques.Nous avons ensuite mesuré l'influence de ces interactions sur la spectroscopie de Ramsey.Cette situation ne peut être décrite dans une approximation classique et il est nécessaire de tenir compte de la discrétisation de l'état interne des atomes.Nous faisons également le lien entre les résultats obtenus dans ce régime et la limiteclassique.