Un modulateur optique compact de formes d'ondes pour l'imagerie d'atomes uniques et les opérations quantiques à base d'impulsions laser

Les réseaux de pinces optiques d'atomes neutres sont devenus une plateforme prometteuse pour le calcul et la simulation quantiques. Le contrôle précis de la forme des impulsions laser est essentiel pour des opérations quantiques numériques de haute fidélité. Dans cette thèse, je présente tout d'abord un modulateur de forme d'onde optique compact qui est utilisé pour générer des impulsions laser cohérentes contrôlées avec précision en phase et en amplitude, en atténuant in situ les distorsions induites par le matériel. Cela le rend adapté aux expériences intégrées et sur bâti à petite échelle, ainsi qu'aux ordinateurs quantiques. Je démontre qu'avec seulement 4 itérations de rétroaction en boucle fermée, ce montage permet de générer des impulsions corrigées d'une durée aussi courte que 180 ns, adaptées àdes opérations de portes quantiques de haute fidélité telles qu'une porte CZ à temps optimal. Ensuite, je démontre la capacité de ce montage compact à générer des impulsions laser stroboscopiques de 1.72 MHz pour l'imagerie d'atomes uniques (Potassium-39) et les collisions assistées par la lumière. Cette technique élimine plusieurs effets néfastes de la pince optique, nous permettant de charger et de détecter des atomes uniques dans des réseaux de pinces en utilisant des faisceaux laser contra propagatifs unidimensionnels. La fidélité d'imagerie d'un atome unique peut atteindre 90.3 % pour un processus d'imagerie stroboscopique de 160 ms (correspondant à un temps d'exposition de 48 ms).