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Simulation des systèmes quantiques désordonnés avec un condensat de Potassium : effets topologiques et interactions

par Johanna Leclercq - publié le

Titre du projet de thèse :
Simulation des systèmes quantiques désordonnés avec un condensat de Potassium : effets topologiques et interactions


Directeur de thèse : Pascal SZRIFTGISER
Noms des co-encadrants ou co-directeurs de thèse :
Radu CHICIREANU, Jean-François CLEMENT


Laboratoire d’accueil : PhLAM


Co-financements envisagés :
I-SITE ULNE (déjà acquis, 50%) + complément à obtenir (Région, Ecole Doctorale, autre…)


Programmes éventuels de rattachement :
CPER P4S, Labex CEMPI, ANR « Manylok »


Résumé du projet de thèse :
Notre équipe est spécialisée dans l’étude expérimentale des nuages de gaz quantiques ultrafroids. Elle a acquis une visibilité internationale dans ce domaine avec des premières observations expérimentales liées aux propriétés de transport dans des systèmes quantiques désordonnées : localisation d’Anderson 3D, 2D, localisation faible [PRL 115, 240603 (2015), PRL 118 184101 (2017)]. Dans notre expérience il est également possible de créer des champs de jauge artificiels pour atomes neutres, capable de mettre en évidence de nouvelles signatures de la localisation d’Anderson (CFS, Coherent Forward Scattering) et de modifier les propriétés de symétries du système [Nat. Comm. 9 1382 (2018)].

Ces avancées expérimentales ouvrent des possibilités intéressantes pour cette thèse pour sonder les propriétés de cohérence des systèmes quantiques désordonnés – notamment en utilisant un nouveau dispositif de condensation de Bose-Einstein, actuellement en phase de construction. Le premier objectif est l’étude des effets des interactions sur les propriétés de transport (localisation, transition d’Anderson, etc.), en relation, par exemple, avec le sujet très actuel de la « Localisation à N corps » (Many-Body Localization, MBL). La deuxième direction est liée à la recherche des effets topologiques dans les systèmes modulés périodiquement (« Systèmes de Floquet »). Des propositions théoriques récentes ont montré également la possibilité d’étudier une variante de l’effet Hall Quantique Entier en utilisant des techniques similaires à notre expérience. La thèse est principalement axée sur l’expérience, mais sera complétée par des simulations numériques visant à une meilleure compréhension de la physique sous-jacente. Le travail sera réalisé en collaboration avec plusieurs groupes théoriques, à Paris (D. Delande au LKB), Toulouse (G. Lemarié) et Beijing (C. Tian).