Description du sujet de thèse

Ce projet se concentre sur la compréhension de la dynamique à long terme des gaz de Bose soumis à un déséquilibre, un défi fondamental en physique quantique à plusieurs corps. Lorsque de tels gaz sont rapidement amenés à l'intérieur de leur phase superfluide, la dynamique de relaxation, régie par les excitations phononiques, peut présenter un comportement universel de mise à l'échelle décrit par l'équation de Kardar-Parisi-Zhang (KPZ). Cependant, des incertitudes persistent concernant la durée de vie des phonons dans les systèmes de basses dimensions, où les méthodes perturbatives standard sont inadaptées. Ce projet vise à développer un cadre non perturbatif en utilisant le Groupe de Renormalisation Fonctionnelle (FRG) pour dériver la durée de vie des phonons dans les superfluides de Bose en 1D et 2D, clarifiant la conjecture KPZ en 1D et générant de nouvelles prédictions pour les systèmes 2D.

L'étudiant commencera par apprendre la méthode FRG et son application aux systèmes quantiques proches et hors de l'équilibre, en dérivant le taux de diffusion des phonons et en analysant son comportement de mise à l'échelle. Les résultats seront comparés à des simulations numériques et aux théories existantes pour valider l'approche et affiner la compréhension théorique de la dynamique des phonons. Le projet explorera le lien entre la mise à l'échelle de la durée de vie des phonons et la classe d'universalité KPZ, en comparant les résultats dérivés par FRG aux données expérimentales. Les résultats attendus incluent une description non perturbative de la durée de vie des phonons, la clarification de la mise à l'échelle KPZ en 1D et de nouvelles prédictions pour les superfluides 2D. Ce projet offre l'opportunité de travailler à la pointe de la théorie quantique des champs et de la physique hors d'équilibre, avec des applications potentielles dans les technologies quantiques.

Ce projet est mené en collaboration avec le groupe de théorie de Nicolas Cherroret au Laboratoire Kastler-Brossel, Sorbonne Université.

Contexte de travail

L’équipe 'Systèmes Quantiques' du laboratoire PhLAM bénéficie d’une reconnaissance internationale pour ses travaux sur la physique des atomes ultrafroids, en particulier sur les systèmes quantiques dynamiques désordonnés et chaotiques. Elle a récemment développé un nouveau dispositif expérimental de condensation de Bose-Einstein avec des atomes de potassium, qui permettra d’étudier des phénomènes originaux liés à la superfluidité en basse dimension.
Directeur de thèse : Adam Rançon
Lieu : Laboratoire PhLAM, Bâtiment P5, Cité scientifique de Villeneuve-d'Ascq (près de Lille).

Contraintes et risques

RAS