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Accueil > FR > Recrutements > Offres de thèses 2018

PhAR — Cristaux temporels dans les rotateurs quantiques en interactions

par Adam Rançon - publié le

Direction de thèse : Adam Rançon

Bourse de thèse financée par la Fondation I-SITE Université de Lille Nord Europe.

Date de commencement : avant Novembre 2019 (un stage de recherche est possible et encouragé au printemps 2019).


L’effet combiné entre les interactions et le désordre est l’un des problèmes les plus difficiles de la physique. D’un côté, les matériaux fortement corrélés ne peuvent pas être décrits par les modèles paradigmatiques de la matière condensée - tels que la théorie de Bogoliubov des bosons superfluides - en particulier en basses dimensions, en raison des fluctuations quantiques et thermiques. D’autre part, le désordre, inhérent aux solides ou conçu dans des installations atomiques froides, a un effet important sur les propriétés de transport et de localisation des systèmes quantiques. Pour les particules quantiques sans interaction, il peut induire une localisation d’Anderson, qui dépend à la fois de l’énergie de la particule et de la dimension du système. Naïvement, on pourrait s’attendre à ce que les interactions répulsives en présence de désordre tendent à délocaliser le système. Cependant, il a été récemment démontré, tant sur le plan théorique qu’expérimental, que les interactions, en plus du désordre, donnent lieu à une nouvelle phase de la matière, appelée phase localisée à N-corps, dans laquelle tout le système à N-corps peut être localisées et ne peuvent pas thermaliser si elles sont isolées d’un bain thermique.


Bien que le désordre se produise dans l’espace réel, il est également possible de perturber le système dans le temps. En soi, la dynamique d’un système à interaction quantique représente un problème complexe, qui devient encore plus subtil en présence de désordre. De la même manière qu’un ensemble de particules peut spontanément s’ordonner pour former un cristal et briser ainsi une invariance par translation, l’idée d’un cristal temporel, qui brise spontanément une invariance par translation dans le temps, a été introduite récemment. En supposant que le système soit perturbé périodiquement avec une période T, un cristal de temps de Floquet est un système qui répond à une période différente (disons 2T).
Les ingrédients de base d’un cristal temporel ne sont pas encore clairs, alors qu’il semble que les interactions à long terme et le désordre peuvent aider à stabiliser cette phase hors d’équilibre. Les récentes réalisations expérimentales de systèmes localisés à plusieurs corps et de cristaux de temps ont ouvert un horizon passionnant qui remet en cause notre compréhension de la physique statistique quantique.


Un système prometteur pour l’observation des cristaux de temps et de la localisation à N-corps est le rotor quantique enà interaction, qui est un modèle de bosons périodiques perturbés de manière périodique, possédant des propriétés similaires à celles des systèmes désordonnés. Une expérience sur les atomes froids est actuellement en cours de construction dans le laboratoire par l’équipe Atomes Froids du PhLAM afin d’étudier ce système.


Une meilleure compréhension théorique de ce modèle et des phases possibles (délocalisé / à plusieurs corps / ime-cristal) est donc nécessaire, ce qui constitue l’objectif du doctorat. Cela se fera en étudiant divers modèles et en combinant des méthodes analytiques et numériques.