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Un ensemble atomique en régime de blocage Rydberg dipolaire présente des non-linéarités optiques si fortes qu’elles deviennent potentiellement décelables sur des champs quantiques très faibles. Ces effets sont encore augmentés par la mise en cavité de l’échantillon atomique. Un tel milieu ouvre ainsi la voie à la réalisation d’interactions effectives déterministes entre photons, prérequis essentiel au traitement optique de l’information quantique. L’étude théorique de la dynamique d’un ensemble atomique en forte interaction est délicate, en tant qu’elle constitue un problème à N corps fortement corrélés. En utilisant différentes approches, phénoménologiques et perturbatives, qui seront brièvement décrites, nous analysons l’action de l’ensemble atomique sur la lumière quantique incidente – notamment sur la statistique quantique [1,2] et le spectre [3] du faisceau transmis. Ce travail théorique s’appuie sur les développements expérimentaux réalisés au sein de l’équipe Optique Quantique du laboratoire Charles Fabry de l’Institut d’Optique (Palaiseau).

[1] A Grankin et al., Quantum statistics of light transmitted through an intracavity Rydberg medium, New Journal of Physics 16, 043020 (2014).
[2] A. Grankin et al, Quantum-optical nonlinearities induced by Rydberg-Rydberg interactions: A perturbative approach, Phys. Rev. A 92, 043841 (2015).
[3] A Grankin et al, Inelastic photon scattering via the intracavity Rydberg blockade, Phys. Rev. Lett. 117, 253602 (2016).

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