Missions

Étude théorique des fluctuations quantiques en présence d’interaction électron-photon

Activités

Il s’agira de calculer les fluctuations de courant et de charge à fréquence finie dans un nano-dispositif connecté à des réservoirs d’électrons, et placé dans une situation hors-équilibre par application d’une tension électrique, en présence d’interaction électron-photon. Pour cela, le candidat ou la candidate devra utiliser des méthodes de théorie quantique des champs faisant intervenir des fonctions de Green hors-équilibre, et il/elle devra résoudre les équations du mouvement vérifiées par ces fonctions.
Le calcul des fluctuations de courant en l’absence d’interaction électron-photon a déjà été effectué [1,2,3] et servira de base de travail pour le postdoctorant ou la postdoctorante. Une relation entre émission de lumière et fluctuations de courant a été mis en évidence expérimentalement dans une jonction tunnel [4], confirmant l’existence d’un lien entre puissance spectrale d’émission et bruit total [5].
Il convient à présent d’aller d’aller au-delà de ces études préliminaires afin d’explorer les corrélations entre les modes électromagnétiques et les modes électroniques dans les nano-dispositifs, et de caractériser complètement la relation entre puissance spectrale d’émission et fluctuations du courant, ou de la charge, lorsque les interactions sont prises en compte. Cette tâche incombera au postdoctorant qui, une fois les calculs analytiques réalisés, interagira avec les partenaires de la collaboration de l’IM2NP pour la partie numérique, du LPS et de l’ICB pour la confrontation avec les résultats expérimentaux.

[1] R. Zamoum, M. Lavagna, and A. Crépieux, Phys. Rev. B 93, 235449 (2016).
[2] A. Crépieux, S. Sahoo, T.Q. Duong, R. Zamoum, and M. Lavagna, Phys. Rev. Lett. 120, 107702 (2018).
[3] A. Crépieux, T.Q. Duong, and M. Lavagna, J. Phys.: Condens. Matter 37 075302 (2025).
[4] P. Février and J. Gabelli, Nat Commun 9, 4940 (2018).
[5] J.-T. Lü, R.B. Christensen, and M. Brandbyge, Phys. Rev. B 88, 045413 (2013).

Mots clés : Fonction de Green hors-équilibre ; Fluctuations quantiques ; Transport électrique dans les nano-dispositifs ; Formalisme de la seconde quantification ; Équations de Dyson ; Calculs analytiques

Compétences

Le candidat ou la candidate doit être titulaire d’un doctorat dans le domaine de la physique théorique de la matière condensée et posséder des compétences en théorie quantique des champs, ainsi qu’une grande rigueur dans le développement de calculs analytiques. Des compétences en calcul numérique sont les bienvenues

Contexte de travail

Le projet de recherche s’inscrit dans le contexte du projet collaboratif RISOTO financé par l’ANR (Agence nationale de la recherche). L’objectif est d’explorer le lien entre fluctuations quantiques du courant ou de la charge et émission de lumière dans les nano-dispositifs (jonction tunnel, boîtes quantiques simple et double, pointe STM, etc) avec comme but de rendre possible l’émission contrôlée de lumière dans le domaine optique. Il regroupe deux équipes de théoriciens localisées à Marseille (CPT et IM2NP) et deux équipes d’expérimentateurs localisées à Orsay (LPS) et Dijon (ICB). Le laboratoire d’hébergement du postdoctorant sera le Centre de Physique Théorique.