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Simulations quantiques avec des atomes ultrafroids H/F

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

Date Limite Candidature : mardi 24 mai 2022

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Informations générales

Référence : UMR8523-RADCHI-003
Lieu de travail : VILLENEUVE D ASCQ
Date de publication : mardi 3 mai 2022
Nom du responsable scientifique : Radu Chicireanu
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Comprendre la dynamique hors d'équilibre de systèmes quantiques en interaction est un des grands challenges de la physique du XXIème siècle. En particulier, il est difficile de prédire la dynamique de tels systèmes par des simulations numériques, même sur les ordinateurs (classiques) les plus performants. Récemment, une nouvelle approche a été adoptée, ouvrant des voies innovantes et prometteuses pour résoudre ces problèmes : concevoir des "simulateurs quantiques", c'est-à-dire des systèmes quantiques artificiellement conçus, qui sont à la fois très flexibles (avec un grand espace de paramètres contrôlables) et obéissent au même type d'Hamiltonien que l'on veut étudier. Ce faisant, on peut sonder son comportement dans des situations bien contrôlées, première étape pour comprendre leur physique.

Dans cette thèse le candidat retenu étudiera la physique des condensats de Bose-Einstein (un ensemble très froid d'atomes identiques qui, dans certaines situations, se comportent comme une seule particule), pour effectuer des simulations quantiques des problèmes de matière condensée, notamment ceux liés aux cristaux désordonnés. Le désordre a un impact profond sur les systèmes quantiques [1], par exemple : sa présence peut soit transformer un métal usuel (conducteur) en isolant, soit transformer un très mauvais isolant en supraconducteur à des températures assez élevées. Le désordre est également pertinent pour de nombreux autres systèmes physiques - comme dans les domaines de la physique mésoscopique, de l'optique, de l'acoustique, etc. L'introduction d'interactions contrôlables magnétiquement, via les résonances dites de Feshbach, peut créer des corrélations entre les particules et modifier les effets de désordre. De plus, le contrôle des symétries fondamentales de l'Hamiltonien [3], telles que le renversement du temps ou de spin, ouvre des perspectives pour la simulation quantique de nouveaux phénomènes, en lien avec la topologie et l'effet Hall quantique [4].

En fonction du profil des candidats, la thèse pourra avoir une composante principalement expérimentale (dispositif de condensation de Bose-Einstein, récemment développé dans l'équipe) ou théorique (à l'interface avec l'expérience).

[1] P. Anderson, Phys. Rev.109, 1492 (1958)
[2] D. A. Abanin, et al., Rev. Mod. Phys. 91, 021001 (2019)
[3] C. Hainaut, et al., Nat. Comm. 9, 1382 (2028)
[4] Y. Chen, and C. Tian, Phys. Rev. Lett. 113, 216802 (2014)

Contexte de travail

La thèse se déroulera au laboratoire PhLAM à Villeneuve d'Ascq (Lille) sous la direction de deux chercheurs permanents : Radu Chicireanu (chargé des expériences avec un dispositif de condensation de Bose-Einstein de potassium, développé récemment) et Adam Rançon (chargé de la théorie des systèmes quantiques désordonnés).

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