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Doctorant expérimentateur en atomes froids (H/F)

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Informations générales

Référence : UMR7010-WILGUE-002
Lieu de travail : VALBONNE
Date de publication : vendredi 26 juin 2020
Nom du responsable scientifique : William Guerin
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

La propagation d'ondes en milieu diffusant est une thématique qui intéresse de nombreux domaines de recherche (imagerie médicale, acoustique, sismologie, physique stellaire, ...). Les expériences menées dans notre groupe à l'INPHYNI utilisent un milieu original: un nuage d'atomes froids. Les propriétés très particulières de ce type de milieu diffusant (résonances étroites, structure interne des diffuseurs, effets mécaniques de la lumière sur les atomes, effets quantiques...) donnent naissance à une physique particulièrement riche. L'un des sujets que nous étudions dans ce contexte est la diffusion coopérative.
Lorsqu'un photon est envoyé sur un ensemble d'atomes, il interagit collectivement avec les N atomes du nuage, et pas simplement avec l'un d'entre eux. Cela donne lieu à des modifications mesurables dans le taux de diffusion, le diagramme d'émission ou la dynamique temporelle. Nous étudions ces effets coopératifs aussi bien expérimentalement que théoriquement.
Le sujet de cette thèse porte sur l'un de ces effets, la sous-radiance, observé expérimentalement par notre équipe [1], 60 ans après sa première prédiction [2]. Il s'agit de l'inhibition de l'émission spontanée due à l'anti-synchronisation des dipôles atomiques. Elle se manifeste par un taux de désexcitation réduit, c'est-à-dire une plus grande durée de vie de la lumière dans le nuage d'atomes froids. Récemment, nous avons réalisé un certain nombre d'études complémentaires sur la sous-radiance qui nous ont permis d'acquérir une bonne compréhension du phénomène [3,4,5].
Il s'agit maintenant d'étudier les potentielles applications de la sous-radiance aux technologies photoniques et/ou quantiques, telles que les mémoires quantiques, la génération et la caractérisation d'états non-classiques, ou encore le développement de nouveaux éléments photoniques. Ce travail se fera dans le cadre d'une collaboration européenne impliquant d'autres équipes expérimentales disposant de plateformes complémentaires (ions piégés, atomes ordonnés) et des équipes théoriques.
Plus précisément, nous envisageons à court terme le développement de protocoles pour maximiser la population des états sous-radiants et des études sur la robustesse des états sous-radiants vis-à-vis des mécanismes de décohérence. A plus long terme nous testerons les idées émergeant au sein du consortium.

Nous cherchons un candidat sérieux et motivé avec une expérience expérimentale significative (telle qu'un stage de Master) dans un domaine relevant de la physique atomique ou de l'optique. Des séjours chez nos partenaires européens seront possibles et encouragés.


Réferences :

[1] Subradiance in a large cloud of cold atoms, W. Guerin, M. O. Araujo, R. Kaiser, Phys. Rev. Lett. 116, 083601 (2016).
[2] Coherence in spontaneous radiation processes, R. H. Dicke, Phys. Rev. 93, 99 (1954).
[3] Population of collective modes in light scattering by many atoms, W. Guerin, R. Kaiser, Phys. Rev. A 95, 053865 (2017)
[4] Subradiance and radiation trapping in cold atoms, P. Weiss, M. O. Araujo, R. Kaiser, W. Guerin, New J. Phys. 20, 063024 (2018).
[5] Robustness of Dicke subradiance against thermal decoherence, P. Weiss, A. Cipris, M. O. Araujo, R. Kaiser, W. Guerin, Phys. Rev. A 100, 033833 (2019).

Contexte de travail

L'Institut de Physique de Nice (INPHYNI) est situé à Sophia-Antipolis (06). La thèse se déroulera au sein de l'équipe "Atomes froids" de cet institut, dans le cadre d'un projet collaboratif européen de type QUANTERA, le projet PACE-IN (https://inphyni.cnrs.fr/sites/projects/pace-in).

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