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Nous proposons un nouveau paradigme pour la simulation quantique de chaines de spin-1/2, basés sur des atomes de Rydberg circulaires piégés par laser. Cette nouvelle plateforme offre une grande flexibilité et permettra d’explorer de nouveaux régimes de simulation. Leur longue durée de vie intrinsèque, combinée à l’inhibition de leur émission spontanée micro-onde et leur photoionisation négligeable rendent réalistes des temps de simulation à l’échelle de la minute. Le simulateur proposé modélise un hamiltonien XXZ à spin 1/2, les couplages entre plus proches voisins pouvant aller jusqu’à quelques dizaines de kilohertz. Tous les paramètres du modèle peuvent être réglés dynamiquement à volonté, ce qui permet d’accéder à un large éventail de systèmes simulés. Ainsi, l’évolution du système peut être suivie sur des temps suffisamment long pour permettre la préparation adiabatique depuis l’état fondamental ainsi que l’étude de la thermalisation et du désordre. Cette thèse est un premier pas vers la mise en oeuvre de ce schéma de simulation quantique.
(i) Nous démontrons la préparation d’états de Rydberg circulaires à partir d’atomes refroidis par laser dans un environnement cryogénique 4.2 K avec accès optiques. Leur durée de vie révèle une température effective du corps noir micro-ondes de 11±2 K.
(ii) Nous évaluons le temps de cohérence pour un seul qubit (268 ± 5 μs), et la durée de vie (3.7 ± 0.1 ms).
(iii) Enfin nous démontrons le piégeage par laser d’atomes de Rydberg circulaires prouvant leur photoionisation négligeable sur de nombreux temps de vie à la échelle de 10 ms.