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Un vortex optique qui passe du rouge au bleu via une transition Raman atomique

publié le , mis à jour le

Un vortex optique qui passe du rouge au bleu via une transition Raman atomique

Un vortex optique se caractérise par un nombre quantique, appelé charge topologique. Avec un nouveau dispositif expérimental réalisant une transition Raman à deux photons dans le rubidium, l’équipe TWIST a montré la conversion d’un vortex optique rouge en vortex bleu. La conversion s’effectue notamment avec la conservation de la charge topologique.


Un vortex optique est un faisceau laser qui véhicule une singularité topologique entourée d’un front d’onde en hélice. Lui est associé un nombre quantique entier relatif ℓ, appelé charge topologique, qui caractérise l’hélicité et le moment orbital angulaire (OAM) du photon associé valant ℏℓ. L’OAM est aujourd’hui explorée comme variable quantique potentielle des technologies quantiques.
Avec un nouveau dispositif expérimental, l’équipe TWIST a montré qu’en excitant des atomes de rubidium avec une transition Raman à deux photons, dans laquelle l’un des deux lasers est un vortex, on peut convertir le vortex rouge incident en vortex bleu. Celui-ci acquiert la charge topologique incidente.
La conversion utilise un processus de mélange à quatre ondes dans la vapeur atomique qui respecte la conservation de grandeurs quantiques dont de l’OAM (cf. figure). L’article publié en juin 2018, montre aussi efficacité de la conversion pour de grandes hélicités et la bonne propagation du vortex bleu créé. Il valide un processus pouvant être une brique de base dans la composition et le calcul quantiques utilisant des charges topologiques optiques.



Figure 1 : à gauche : principe de la conversion de vortex et schéma Raman utilisé ; à droite : vortex rouge appliqué et vortex bleu créé correspondant, pour =5 et =-11 : intensités (anneaux) et caractérisation de l’OAM (interférences).


En savoir plus : High Helicity Vortex Conversion in a Rubidium Vapor, A. Chopinaud, M. Jacquey, B. Viaris de Lesegno and L. Pruvost, Phys. Rev. A. 97, 063806 (2018)


Contact : Laurence Pruvost (TWIST)