De l'intrication de quasi-particules dans un condensat de Bose-Einstein

Ce mémoire de thèse traite de la non-séparabilité de paires de quasi-particules excitées par résonance paramétrique. Le dispositif expérimental utilisé pendant cette thèse permet de produire un condensat de Bose-Einstein d'hélium métastable. L'utilisation d'un gaz d'atomes ultra-froid permet d'atteindre des températures suffisamment basses afin de pouvoir observer des phénomènes intrinsèquement quantiques : la non-séparabilité de l'état. Dans ce travail, nous utilisons le condensat comme un réservoir cohérent permettant de peupler deux modes d'impulsions. L'avantage de l'hélium métastable est sa grande énergie interne, qui permet la détection électronique de particules uniques. Nous mesurons donc la position et le temps d'impact des particules après un temps de vol de 308 ms, ce qui permet de reconstruire la distribution en impulsion dans le piège. Dans la première contribution théorique de ce travail, nous démontrons que la mesure des fonctions de corrélation à deux et quatre corps permet de quantifier la non-séparabilité d'un état gaussien. Nous dérivons également un critère permettant d'attester la séparabilité de l'état via la seule mesure la fonction de corrélation à deux corps. Dans la partie expérimentale, nous améliorons la machine permettant de produire notre gaz ultra-froid, ainsi que sa stabilité. Par ailleurs, nous mettons en œuvre des techniques originales afin de dévier une partie des atomes et éviter la saturation de notre détecteur. Ces améliorations nous permettent ainsi d'observer la non-séparabilité de l'état.