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Thèse de doctorat (H/F) Magnétisme dissipatif de fermions ultra-froids

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
- Français-- Anglais

Date Limite Candidature : lundi 29 juillet 2024 23:59:00 heure de Paris

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Informations générales

Intitulé de l'offre : Thèse de doctorat (H/F) Magnétisme dissipatif de fermions ultra-froids
Référence : UMR7538-BRULAB-016
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : VILLETANEUSE
Date de publication : lundi 8 juillet 2024
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 2 septembre 2024
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : La rémunération est d'un minimum de 2135,00 € mensuel
Section(s) CN : Physique des atomes, molécules et plasmas. Optique et lasers

Description du sujet de thèse

Le doctorant (H/F) travaillera dans le cadre d’un projet expérimental ayant pour objet d’étudier les propriétés d’un ensemble d’atomes de strontium localisés dans des réseaux optiques. L’ambition de ce projet est de mieux comprendre les propriétés magnétiques de ce système à N corps, et d’étudier en particulier l’apparition de corrélations quantiques et d’intrication.

L’intérêt des atomes de strontium dans ce contexte est double. Premièrement, le spin des atomes est de nature purement nucléaire (I=9/2). De ce fait les interactions entre atomes sont indépendantes de leur état de spin. Cette symétrie introduit des lois de conservation qui doivent modifier profondément le magnétisme. Deuxièmement, l’atome de Strontium possède des transitions électroniques très étroites, qui permettent de mettre en œuvre de nouvelles procédures pour contrôler, et mesurer, les propriétés magnétiques.
Le candidat (H/F) utilisera un dispositif expérimental construit par le groupe au LPL qui produit des gaz ultra-froids de Strontium, dans le régime pertinent (dit « dégénéré ») où les propriétés quantiques sont exacerbées.

Au cours de cette thèse, nous proposons d'étudier l'impact de la dissipation sur un simulateur quantique composé d'atomes de strontium réalisant le modèle de Hubbard avec la symétrie SU(N). Nous profiterons de la ligne d'intercombinaison très favorable avec l'émission spontanée faible afin d'explorer comment la dissipation s'interconnecte avec les symétries dans un système à plusieurs corps constitué d'un ensemble de fermions de spin.

Nous proposons d'utiliser les raies étroites du strontium pour contrôler les degrés de liberté du spin, modifier la symétrie SU(10) et concevoir la dissipation en induisant des pertes à deux et trois corps. Ces pertes, provoquées par photo-association, sont un processus local, ce qui implique que les fermions perdus ensemble sont dans un état de spin antisymétrique. Dans ce projet, nous visons à démontrer que cette contrainte d'antisymétrie peut être utilisée pour conduire dynamiquement le système dans des états stationnaires au sein d'un sous-espace sans décohérence, composé d'états fortement corrélés (parmi lesquels les états de Dicke) applicables à la métrologie quantique.

La thèse commencera par caractériser les pertes à deux corps et les pertes à trois corps en utilisant la photo-association. Nous étudierons ensuite la dynamique du système à plusieurs corps en présence de dissipation, et nous étudierons quelles corrélations intéressantes peuvent ainsi être conçues de manière dissipative dans les états stationnaires. Il est intéressant de noter que, comme les pertes n'affectent que les paires d'atomes singlet et favorisent donc les corrélations triplet, elles pourraient conduire à une polarisation spontanée du nuage. Notre objectif est de vérifier ce scénario et d'examiner si ces états stationnaires peuvent être manipulés de manière cohérente (par exemple en utilisant des rotations de spin collectives) et s'ils peuvent trouver des applications en métrologie quantique.

Le candidat (H/F) doit être très motivé par la physique expérimentale (lasers, montages optiques, électronique radio-fréquence, constructions mécaniques, pilotage informatique, prise et analyse de données en utilisant des logiciels simples). Le candidat (H/F) devra posséder de bonnes connaissances en physique et en optique, être motivé et capable de travailler en équipe, être en mesure de rédiger des documents scientifiques et savoir présenter oralement, ainsi que de réaliser des simulations numériques simples.

Contexte de travail

Ce projet de thèse se déroulera au Laboratoire de Physique des Laser (LPL, UMR 7538 CNRS-université Paris 13), à Villetaneuse, au sein de l'équipe "Gaz Quantiques Magnétiques" (GQM) - http://www-lpl.univ-paris13.fr/gqm/. Elle entre dans le cadre du projet ANR LOQUST dont les partenaires sont le LPL à Villetaneuse et le Laboratoire de Physique Théorique Modèles Statistiques de l’Université Paris-Saclay. Le candidat (H/F) rejoindra l’équipe du LPL. Cette équipe étudie le magnétisme quantique de particules de grand spin et les systèmes quantiques dissipatifs, en utilisant trois dispositifs expérimentaux (avec les atomes de chrome et strontium), et en développant une activité théorique directement reliée. Actuellement, l’équipe est constituée de deux chercheurs CNRS, un ingénieur de recherche CNRS, trois enseignants-chercheurs (USPN), et trois étudiants en thèse.

Contraintes et risques

Risques lasers et électriques.