Description du sujet de thèse

La lévitation optique est une thématique émergente en optomécanique dans laquelle une nanoparticule est piégée dans le vide à l’aide d’un laser focalisé par une optique à large ouverture numérique. Le laser produit une force optique équivalente à un ressort mécanique et le système peut être considéré comme un résonateur masse-ressort oscillant au kHz. Grâce à la qualité de leurs résonances, les systèmes en lévitation sont actuellement exploités pour réaliser une métrologie de haute sensibilité, détecter les ondes gravitationnelles ou encore rechercher de la matière noire. Par-dessus tout, la lévitation offre la perspective remarquable d’exalter des propriétés quantiques à l'échelle mésoscopique (c'est-à-dire à la transition quantique-classique) pour confirmer (ou écarter) les hypothèses fondamentales de la physique quantique.

Le ou la candidat(e) se concentrera sur le développement d’une plateforme expérimentale de lévitation optique qui sera utilisée afin de refroidir une nanoparticule à son état quantique fondamental. Par ailleurs, le dispositif sera également employé pour implémenter des protocoles temporels permettant la préparation d’états non-classiques. Durant cette thèse principalement expérimentale, le ou la candidat(e) pourra être amené(e) à effectuer des développements théoriques d’optomécanique quantique ainsi que des simulations numériques en fonction des besoins rencontrés.

Contexte de travail

Le ou la candidat(e) se joindra à l’équipe de Nicolas Bachelard composée de 3 étudiants en thèse et travaillant sur des thématiques connexes. Il ou elle pourra bénéficier d’interactions quotidienne avec le superviseur et de meetings réguliers afin d’encadrer au mieux la progression de la thèse. Enfin, tout le matériel nécessaire à la conception du dispositif expérimental a déjà été approvisionné.

Contraintes et risques

Utilisation de laser classe 4 dans l’infrarouge.