Soutenance de thèse de KISSANGOU Roxen
Titre de thèse
Contrôle de l'organisation spatiale d'ions refroidis par laser au sein d'un piège radio-fréquence, de géométrie octupolaire linéaire.
Control of the spatial organization of ions cooled by laser within a radio-frequency trap, of linear octupole geometry.
Résumé de la thèse
Cette thèse étudie une nouvelle configuration de piège radiofréquence linéaire multipolaire qui peut avoir des applications dans le développement des horloges micro-onde à ions, avantageuses pour leur stabilité à long terme, ou la génération de structures géométriques contrôlées pour les simulations quantiques. L'équipe CIML a construit un piège double dont la partie quadrupolaire est destinée à la création des ions et à leur spectroscopie laser et dont la partie octupolaire sert à évaluer les facteurs limitant la stabilité des horloges micro-onde à ions. Les premières observations en octupole ont mis en évidence la grande sensibilité du
potentiel de confinement à la symétrie de la géométrie, et la formation de minima locaux de potentiel responsables d'une organisation non contrôlée des ions dans le piège.
Cette thèse présente la mise en œuvre expérimentale du dispositif électronique développé pour compenser des défauts géométriques, par l'application de tensions radiofréquences différentes sur chaque électrode du piège octupolaire. Pour cela, les protocoles de transport des ions, du quadrupole vers l'octupole, ont été adaptés à la nouvelle géométrie du piège. Ensuite, nous avons observé l'organisation des ions refroidis par laser dans un octupole non compensé avant d'exploiter le dispositif de compensation pour façonner un potentiel quasi-quadrupolaire qui nous a permis d'estimer le nombre d'ions en octupole, qui atteint peut atteindre 1500. Ce dispositif est aussi utilisé pour créer un potentiel de confinement à la morphologie contrôlée dont le diagnostic est basé sur la fluorescence induite par laser, pour différente température des ions. Bien que nous n'ayons pas pu démontrer la compensation des défauts, les résultats montrent qu'il est possible de créer et de manipuler de manière contrôlée les minima locaux de potentiel, ce qui pourra fournir une ressource future pour l'information quantique.
Thesis resume
This thesis studies a new configuration of a linear multipolar radiofrequency trap that may have applications in the development of ion microwave clocks, which are advantageous for their long-term stability, or the generation of controlled geometric structures for quantum simulations. The CIML team has built a double trap whose quadrupole part is intended for the creation of ions and their laser spectroscopy, and whose octupole part is used to evaluate the factors limiting the stability of ion microwave clocks. The first octupole observations highlighted the high sensitivity of the confinement potential to geometric symmetry and the formation of local potential minima responsible for uncontrolled ion organization in the trap.
This thesis presents the experimental implementation of the electronic device developed to compensate for geometric defects by applying different radiofrequency voltages to each electrode of the octupole trap. To do this, the ion transport protocols from the quadrupole to the octupole were adapted to the new geometry of the trap. Next, we observed the organization of laser-cooled ions in an uncompensated octupole before using the compensation device to shape a quasi-quadrupole potential that allowed us to estimate the number of ions in the octupole, which can reach 1,500. This device is also used to create a confinement potential with controlled morphology, diagnosed based on laser-induced fluorescence, for different ion temperatures. Although we were unable to demonstrate defect compensation, the results show that it is possible to create and manipulate local potential minima in a controlled manner, which could provide a future resource for quantum information.