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Dissertations / Theses on the topic 'Onde quantique'
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Ringot, Jean. "Chaos quantique avec des atomes froids dans une onde stationnaire." Lille 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LIL10130.
Full textAbstract:
En soumettant un nuage d'atomes de césium refroidis par laser à une onde stationnaire pulsée périodiquement, nous avons réalisé expérimentalement un système quantique dont la dynamique dans la limite classique (h 0) est chaotique. Ce système est un modèle de choix pour des études de chaos quantique unidimensionnel. Grâce à des mesures de distributions de vitesses atomiques par spectroscopie Raman stimulé, nous avons pu mettre en évidence le phénomène de localisation dynamique qui provoque un gel de la diffusion des impulsions atomiques par interférences quantiques. En superposant une seconde série de forçage périodiques, nous avons formellement ajouté une dimension au système. Nos observations ont montré la sensibilité du système au rapport des deux périodes de forçage. La localisation dynamique apparaît ou disparaît selon que le rapport est un irrationnel ou non.
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Le, Bars Julien. "Etude du bruit quantique dans la détection interférométrique des ondes gravitationnelles." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066200.
Full textAbstract:
La construction de la première génération d’interféromètres à ondes gravitationnelles est maintenant achevée et d’importants efforts internationaux portent sur leur perfectionnement pour les convertir en de véritables observatoires. Le bruit quantique sera une des principales limitations de ces instruments. Il a pour origine les fluctuations quantiques de phase et d’intensité de la lumière laser utilisée. Ma thèse consiste en la réalisation d’un modèle numérique de ce bruit. Le code repose sur des modules élémentaires quantiques permettant une application facile aux diverses configurations d’interféromètre. Chaque module individuel décrit la transformation des fluctuations quantiques par l’élément optique correspondant. Il existe sous deux représentations : une représentation de diffusion donnant accès au relation d’entrée sortie et donc à la sensibilité et une représentation de transfert utilisé pour l’assemblage des éléments individuels. Le code intègre des opérations canoniques comme le passage réciproque d’une représentation à l’autre et l’algèbre d’assemblage des éléments optiques. Le code intègre aussi l’estimation des bruits de perte d’origine également quantique et les bruits classiques. Il permet ainsi de déterminer la sensibilité des interféromètres de configuration semblable à VIRGO ou LIGO de tester diverses techniques de réduction du bruit quantique comme l’injection d’états comprimés du champ ou la détection homodyne. Des effets de couplage entre les deux cavités constituant les bras de l’interféromètre peuvent également être utilisés pour améliorer la sensibilité autour de certaines fréquences.
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Guerlin, Christine. "Mesure quantique non destructive répétée de la lumière : états de Fock et trajectoires quantiques." Paris 6, 2007. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00284379.
Full textAbstract:
Les postulats de la mesure quantique, définissant une mesure Quantique Non Destructive (QND), précisent que la perturbation minimale due à une mesure sur l’objet mesuré est une simple projection de l’état. Dans notre expérience d’électrodynamique quantique en cavité, le couplage fort entre atomes de Rydberg et photons micro-onde confinés dans une cavité supraconductrice produit des états intriqués: chaque système emporte une information sur l’état de l’autre. Dans le cas désaccordé, l’effet de l’interaction entres ces deux systèmes est un déphasage du dipôle de l’atome proportionnel au nombre de photons, que l’on peut détecter par interférométrie de Ramsey. Selon ce principe, nous avons pu, grâce au long temps de vie de notre cavité, réaliser une mesure QND répétée du nombre de photons. Nous avons observé pour la première fois les sauts quantiques de la lumière, et pu suivre la projection progressive d’un champ cohérent vers des états de Fock contenant jusqu’à sept photons.
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Penasa, Mariane. "Mesure au-delà de la limite quantique standard de l'amplitude d'un champ électromagnétique dans le domaine micro-onde." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066528/document.
Full textAbstract:
Intermédiaire essentiel au dialogue entre théorie et vérification expérimentale, la mesure n'a de sens que si la précision des résultats est élevée. La métrologie en laboratoire s'attache à augmenter autant que possible la précision avec laquelle l'expérimentateur a accès à la valeur d'un paramètre. Le bruit quantique affectant la mesure impose une limite sur la précision maximale accessible à partir d'états quasi-classiques: la limite quantique standard (SQL). La métrologie quantique cherche à utiliser les caractéristiques propres à la mécanique quantique pour la dépasser et se rapprocher le plus possible de la limite ultime, physiquement non franchissable, appelée limite de Heisenberg. Dans ce mémoire, nous avons développé une stratégie de mesure d'un champ électromagnétique contenant moins d'un photon basée sur l'utilisation de corrélations atome-champ dans une expérience d'électrodynamique quantique en cavité. L'idée est de mesurer l'amplitude de ce petit champ en sondant la perturbation qu'il introduit sur un état intriqué atome-champ mésoscopique déjà présent dans une cavité supraconductrice. Nous avons pu démontrer que le choix de notre mesure est, en principe, optimal grâce aux outils que sont l'information de Fisher (dépendant du processus de mesure) et l'information de Fisher dite quantique (qui elle n'en dépend pas), liées à la précision sur la mesure par des inégalités de type Cramér-Rao. Expérimentalement, nous avons très largement dépassé la précision obtenue sur l'amplitude du champ électromagnétique par une mesure classique et nous nous sommes rapprochés de la limite de Heisenberg autant que les imperfections expérimentales nous le permettaientAs an essential intermediary between theories and their experimental proofs, measurement is meaningfull if the precision of its results is high. The main emphasis of metrology in laboratories is therefore on increasing as much as possible the precision of the experimental evaluation of a parameter. Quantum noise that affects the measurement establishes a quantitative limit on the maximal precision that can be achieved with classical states: the standard quantum limit (SQL). Quantum metrology aims at using quantum features to beat this limit and to approach the physically ultimate limit called Heisenberg limit. This thesis presents a measurement strategy for an electromagnetic field containing less than one photon, which is based on the use of atom-field correlations in a cavity quantum electrodynamics experiment. The idea is to measure the amplitude of the small field by probing the disturbance caused on an entangled mesoscopic state that is already stored in the superconducting cavity. We demonstrated that our measurement strategy is in principle optimal thanks to two tools: the Fisher information (that depends on the measurement process) and the quantum Fisher information (that does not), which define the precision tanks to Cramér-Rao like equations. The measurement signal subsequently largely exceeded the level of accuracy obtained with classical states and we got as closed to the Heisenberg limit as the experimental imperfections allowed us
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Guerlin, Christine. "Mesure quantique non destructive répétée de la lunière: états de Fock et trajectoires quantiques." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00284379.
Full textAbstract:
Les postulats de la mesure, définissant une mesure Quantique Non Destructive (QND), précisent que la perturbation minimale sur un objet mesuré est une projection de son état. Les appareils de mesure habituellement utilisés se situent largement au-delà de cette limite minimale. Les photodétecteurs usuels en particulier absorbent, donc détruisent, les photons qu'ils détectent. Dans notre expérience d'électrodynamique quantique en cavité, des atomes de Rydberg circulaires et des photons micro-onde confinés dans une cavité supraconductrice interagissent dans le régime de couplage fort. A l'issue de l'interaction les deux systèmes sont intriqués: chacun d'eux emporte une information sur l'autre. Dans le cas désaccordé, l'effet de l'interaction est un simple déplacement d'énergie des niveaux atomiques, résultant en un déphasage du dipôle proportionnel au nombre de photons, mesurable par interférométrie de Ramsey. Les atomes délivrent donc une information sur le nombre de photons présents dans le champ sans l'avoir modifié. Selon ce principe, nous avons pu grâce au long temps de vie de notre cavité réaliser une mesure QND répétée du nombre de photons. L'évolution du nombre de photons en présence de relaxation révèle alors des sauts brusques, appelés sauts quantiques. Notre expérience a permis la première observation de ce comportement pour la lumière. En décrivant à l'aide de la loi de Bayes l'information délivrée par chaque détection atomique, nous avons pu suivre la projection progressive d'un état cohérent vers des états de Fock contenant jusqu'à sept photons. L'analyse statistique de nos résultats fournit une très claire illustration des postulats de la mesure quantique.
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Crosnier, de Bellaistre Cécile. "Conductance et étalement d'une onde quantique dans un guide unidimensionnel : effet d'une force." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLO009/document.
Full textAbstract:
Dans un milieu désordonné, une onde peut être localisée exponentiellement par des effets d'interférence. Ce phénomène de localisation d'Anderson conduit notamment à une annulation de la conductance d'un fluide quantique unidimensionnel. Des travaux théoriques ont cependant montré que l'application d'un champ électrique pouvait réduire, voire supprimer, cette localisation. Nous étudions ici l'effet d'une force sur la localisation d'une onde quantique de matière dans un système unidimensionnel. En lien direct avec les expériences d'atomes ultrafroids, qui permettent d'observer la localisation d'Anderson d'un paquet d'onde en étalement, ou bien l'effet du désordre sur le transport entre deux réservoirs, nous nous intéressons à deux systèmes : la diffusion et la transmission d'une particule. Afin d'étudier la transmission à travers un guide, nous étendons un formalisme de matrices de transfert à la présence d'une force, éventuellement inhomogène. Deux approches analytiques complémentaires nous permettent d'étendre les résultats au cas d'un désordre de tavelures tel que celui utilisé dans les expériences d'atomes ultrafroids. Nous montrons que la force peut être entièrement prise en compte à l'aide d'une renormalisation de la longueur du guide par un libre parcours moyen local de la particule. Pour un désordre blanc, la force conduit alors une localisation plus faible, algébrique, tandis qu'une délocalisation apparaît pour un désordre corrélé. Nous nous intéressons ensuite à la diffusion d'une particule, à l'aide d'une approche numérique. Nous mettons en évidence une délocalisation de la position à grande force sous la forme d'une croissance temporelle algébrique, dont l'exposant augmente avec la force. Nous montrons de plus que la localisation est systématiquement détruite dans un désordre corréléA wave can be exponentially localized in a disordered medium, due to interference effects. This Anderson localization phenomenon leads to a cancellation of the conductance of a quantum fluid in 1D. However, theoretical works pointed out that an electric field may reduce or cancel this localization. We study here the effect of a force on the localization of a 1D quantum matter wave. Since both Anderson localization of an expanding wave packet and the effect of disorder on the transport between two reservoirs have been studied in ultracold atom experiments, we focus on two systems, namely the diffusion, or the transmission, of a particle.In order to calculate the transmission, we generalize a transfer matrix formalism to the presence of a, possibly inhomogeneous, force. The case of a speckle disorder as used in ultracold atom experiments is dealt with using two other analytical approaches. Our main is result is that the force can be entirely taken into account by renormalising the length with a local mean free path of the particle. For white-noise disorder, the force leads to a weaker, algebraic localization, whereas full delocalization appears for a correlated disorder. We then focus on the diffusion of a particle, using a numerical approach. A transition of delocalization of the particle for strong forces is shed into light through a power law increase of its position, whose exponent increases with the force. Moreover, we show that localization is systematically destroyed in a correlated disorder
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Zanthier, Joachim von. "Amplification par couches diélectriques d'une onde evanescente pour miroir atomique." Paris 6, 1995. http://www.theses.fr/1995PA066828.
Full text
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Métillon, Valentin. "Tomographie par trajectoires d'états délocalisés du champ micro-onde de deux cavités." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEE051.
Full textAbstract:
La reconstruction d'états quantiques, ou tomographie, joue un rôle central dans les technologies quantiques, afin de caractériser les opérations effectuées et d'extraire de l'information sur les états résultats de traitements d'information quantique. Les méthodes répandues de tomographie reposent généralement sur des mesures idéales, effectuées une seule fois sur chaque préparation de l'état d'intérêt. Dans ce travail, nous utilisons une nouvelle méthode, appelée tomographie par trajectoires, qui consiste à enregistrer, pour chaque réalisation de l'état, la trajectoire quantique suivie par le système à l'aide d'une série de mesures successives du système, en présence d'imperfections expérimentales et de décohérence. On extrait alors plus d'information sur l'état à reconstruire et on est capable, à partir d'un ensemble de mesures accessibles données, de créer des mesures plus générales. À l'aide des techniques de l'électrodynamique quantique en cavité, nous avons préparé des états intriqués de photons micro-onde délocalisés sur deux modes distants. Nous avons ensuite reconstruit ces états par tomographie par trajectoires, dans un espace de Hilbert de grande dimension. Nous montrons que cette méthode permet de reconstruire l'état, de développer des stratégies de mesure adaptées pour accélérer l'extraction d'information sur les cohérences quantiques d'intérêt et qu'elle fournit une estimation de l'incertitude sur les coefficients de la matrice densité reconstruiteQuantum state estimation, or tomography, is a key component of quantum technologies, allowing to characterise quantum operations and to extract information on the results of quantum information processes. The usual tomography techniques rely on ideal, single-shot measurements of the unknown state. In this work, we use a new approach, called trajectory quantum tomography, where the quantum trajectory of each realization of the state is recorded through a series of measurements, including experimental imperfections and decoherence. This strategy increases the extracted amount of information and allows to build new measurements for a set of feasible measurements.Using the tools of cavity quantum eletrodynamics, we have prepared entangled states of microwave photons spread on two separated modes. We have then performed a trajectory tomography of these states, in a large Hilbert space. We have proved that this method allows to estimate the state, to develop faster strategies for extracting information on specific coherences of the state and to compute error bars on the components of the estimated density matrix
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Thibault, Karl. "Corrélateur courant-courant dans le domaine temporel d'une jonction tunnel mesuré par spectroscopie micro-onde." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2014. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/5351.
Full textAbstract:
Résumé : Ce mémoire rapporte les premières mesures de fluctuations de courant émises par une jonction tunnel sur une large bande passante, de 0.3 à 13 GHz, à une température très basse de 35 mK. Cela nous a permis de réaliser la spectroscopie (i.e. mesurer la dépendance en fréquence) du bruit thermique (tension de polarisation nulle, température variable), bruit de grenaille (basse température, tension de biais variable) et bruit photo-assisté (tension de polarisation AC). Grâce à la large bande passante de nos mesures, nous pouvons calculer le corrélateur courant-courant dans le domaine temporel. Nous observons le déclin thermique de ce corrélateur ainsi que ses oscillations de période h/eV, une conséquence directe du principe de Pauli sur le transport quantique. // Abstract : This thesis reports the first measurements of the current fluctuations emitted by a tunnel junction with a very wide bandwidth, from 0.3 to 13 GHz, down to very low temperature T=35 mK. This allowed us to perform the spectroscopy (i.e., measure the frequency dependence) of thermal noise (no dc bias, variable temperature), shot noise (low temperature, variable dc voltage bias) and photon-assisted noise (ac bias). Thanks to the very wide bandwidth of our measurement, we can deduce the current-current correlator in time domain. We observe the thermal decay of this correlator as well as its oscillations with a period h/eV, a direct consequence of the effect of the Pauli principle in quantum transport.
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Renaudat, Saint-Jean Margaux. "Laser à cascade quantique dans un guide micro-onde pour la réalisation d'un peigne de fréquence." Sorbonne Paris Cité, 2015. http://www.theses.fr/2015USPCC094.
Full textAbstract:
Le laser à cascade quantique (LCQ) est un dispositif compact unipolaire qui repose sur des transitions optiques entre les états quantifiés de la bande de conduction de puits quantiques. Sa longueur d'onde d'émission, facilement ajustable par une ingénierie de bandes, peut couvrir toute la gamme du moyen infrarouge. Les travaux réalisés pendant cette thèse portent sur la conception de nouvelles géométries de cavité afin de réaliser un peigne de fréquence. La majeure partie du travail de cette thèse a été d'améliorer la stabilisation et le contrôle de l'espacement entre les modes optiques dans la cavité Fabry-Perot d'un LCQ émettant à 9µm. En combinant les technologies des micro-ondes et des semiconducteurs, nous démontrons la génération d'un peigne de fréquence grâce à l'intégration d'une ligne micro-ruban (MR) dans une cavité d'un LCQ. Une étude comparative a été réalisée entre cette nouvelle géométrie et une géométrie standard. La stabilité de l'espacement entre les modes a été caractérisée en mesurant la composante hyperfréquence du signal optique à la fréquence d'aller-retour (AR) des photons. La largeur à mi-hauteur de ce signal est dix-sept fois plus faible que celle mesurée pour un LCQ standard pour une puissance optique de sortie similaire, preuve d'une meilleure stabilité dans la cavité. Grâce à l'injection d'un signal hyperfréquence stable à cette fréquence d'AR, nous contrôlons et stabilisons le peigne de fréquence sur une plage de l'ordre du MHz avec une puissance injectée de 10 mW. Les réponses à une modulation directe des dispositifs ont également été étudiées : la bande passante du laser MR est trois fois supérieure à celle d'un laser à standard à 10 GHzQuantum cascade lasers (QCLs) are unipolar compact devices based on optical transitions in quantum wells between the quantized states of the conduction band. Their emission wavelength, easily tailored thanks to quantum engineering, can cover the entire range of the mid-infrared spectrum. The work presented in this thesis deals with the design and the study of new cavity architectures for the realization of a frequency comb. Aim of the work is to improve the stability and the control of the intermode frequency spacing of Fabry-Perot QCL emitting at 9 ktm. By merging microwave and semiconductor laser technologies, we demonstrate the generation of a stable frequency comb, integrating a microstrip line in the QCL cavity. A comparative study of the new architecture and standard design has been carried out. The stability of the spacing between the modes has been characterized by measuring the microwave component of the optical signal at the round-trip frequency of photons in the cavity (13. 7 GHz). Full width at half maximum of this signal is seventeen times lower than that measured for a standard QCL with similar optical power, evidence of improved stability in the optical cavity. Through the injection of a stable microwave signal at the round-trip frequency, we control and stabilize the frequency comb over a range of the order of MHz with an injected power of 10 mW. The performance of direct modulation of the devices has been also investigated : the measured bandpass of the microstrip laser is three times higher than the standard laser at 10 GHz
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Bernard, Alain. "Transport quantique d'ondes atomiques ultrafroides." Phd thesis, Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066365.
Full textAbstract:
Cette thèse s'intéresse à la problématique de l'étude expérimentale du transport quantique d'ondes de matière avec des atomes froids. Ceux-ci étant facilement contrôlables, ils offrent la possibilité de créer des systèmes d'étude idéaux, notamment pour tester des théories de matière condensée. L'ensemble du système expérimental utilisé pour cela est décrit en détail dans le manuscrit. Il permet de réaliser des expériences aussi bien à une dimension qu'à trois dimensions, à partir de l'expansion cohérente d'ondes de matières issues d'un condensat de Bose-Einstein. Nous nous intéressons en particulier au problème du transport quantique dans les milieux désordonnés, qui conduit au phénomène de localisation d'Anderson. Nous rappelons ici les résultats récemment obtenus à une dimension, qui ont permis d'observer directement le phénomène avec des ondes de matière. Nous présentons ensuite les premières étapes d'une expérience ayant pour objectif l'observation directe de la transition d'Anderson, qui apparaît dans les systèmes tridimensionnels. Enfin, nous présentons une étude détaillée d'un laser à atomes guidés, qui pourrait se révéler être un outil particulièrement adapté à l'étude des phénomènes de transport quantique d'ondes de matière. Il permet en effet de contrôler de façon indépendante l'énergie des ondes de matière extraites, ainsi que le flux atomique à l'origine des interactions. Les limites d'un tel outil, liées à sa génération par une transition radiofréquence, aussi bien qu'à sa propagation dans un guide d'onde, sont données.
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Albert, Romain. "Multiplication de photons dans le domaine du micro-onde grâce au tunneling inélastique de paires de Cooper." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAY055.
Full textAbstract:
Durant les quinze dernières années, un grand nombre d’expériences d’optique quantique ont été reproduites dans le domaine des micro-ondes. Ces expériences ont été rendues possible grâce au couplage fort entre les champs électromagnétiques et jonctions Josephson au sein de circuits intégrés supraconducteurs.Cette thèse démontre l’existence d’un processus de conversion d’un photon micro-onde vers plusieurs photons avec une fréquence différente. Cette photo-multiplication n’impose théoriquement pas d’ajout de bruit, au contraire d’une amplification non sensible à la phase. Ce processus peut donc être à la base d’un détecteur de photon unique simple, ce qui n’existe pas encore dans le domaine des micro-ondes.Pour obtenir une photo-multiplication efficace, un couplage non-linéaire fort est nécessaire. Nous avons conçu des résonateurs avec une grande impédance caractéristique et les avons couplés avec des jonctions Josephson polarisées avec une tension continue, la jonction étant à l’origine de la non-linéarité nécessaire. Ces résonateurs sont constitués par des bobines planes. Ils sont fabriqués simultanément avec les jonctions Josephson au sein d’un procédé utilisant une tri-couche de niobium. Ce procédé permet la fabrication de jonctions SIS de faible capacité parasite.Expérimentalement, nous avons mesuré une conversion d’un photon vers deux photons avec une efficacité de 90 % et observé la conversion d’un photon vers trois photons, en accord avec la théorie. En principe, ce processus peut être répété pour mettre au point un détecteur de photon-unique, distinguant le nombre de photons simultanés en entrée. Un tel détecteur serait constitué d’au moins deux étages de photo-multiplication puis d’un amplificateur limité quantiquement en sortieDuring the last 15 years, many quantum optics experiments were reproduced with microwave photons using superconducting circuits by building on the strong interaction of electromagnetic fields with Josephson junctions.This thesis focuses on the demonstration of a process where one microwave photon is converted to several photons at a different frequency. Contrary to phase-insensitive amplification, this multiplication can, in principle, be performed without added noise, thereby providing a building block for a simple single photon detector which is still missing for microwave photons.In order to attain efficient photo-multiplication, strong nonlinear coupling is required. We have designed high-impedance resonators coupled to voltage-biased Josephson junctions in order to provide the necessary non-linearity. The high-impedance resonators are designed using planar coils and are fabricated together with SIS Josephson junctions in a niobium trilayer process providing low capacitance junctions.Experimentally, we demonstrate the conversion from one to two photons with 90% efficiency and observe conversion from one to three photons, in agreement with theory. Cascading of at least two such multiplication stages should allow for discriminating an incoming one photon state from vacuum using a subsequent quantum limited amplifier, which can be realized using similar physics. Such a chain would then implement a number-resolving microwave single photon detector without deadtime
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Dheur, Marie-Christine. "Expériences de plasmonique quantique : dualité onde corpuscule du plasmon de surface et intrication entre un photon et un plasmon de surface." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLO004/document.
Full textAbstract:
Nous présentons deux expériences de plasmonique quantique, c’est-à-dire des expériencesd’optique quantique ayant pour support des plasmons de surface. Dans la première expérience, nous montrons la dualité onde-corpuscule d’un plasmon de surface unique (1) en utilisant la démarche de l’article de Philippe Grangier, Gérard Roger et Alain Aspect (2) sur les interférences à un photon unique. Dans la deuxième expérience, nous mettons en évidence les propriétés d’intrication entre un photon et un plasmon de surface. Nous produisons des photons intriqués en polarisation et les séparons spatialementWe present two quantum plasmonics experiments, namely quantum optics on surface plasmons. In the first experiment, we show the wave-particle duality of a single surface plasmon along the same lines as the single-photon interferences experiment of Philippe Grangier, Gérard Roger and Alain Aspect (2). In the second experiment, we bring out between a photon and a surface plasmon. We generate paires of polarization entangled photons and separate the pair photons spatially. A former photon is send to a semi-plasmonic Mach-Zehnder interferometer whose first beam splitter is a polarization beam splitter whose output are converted to plasmons and on a plasmonic beamsplitter
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Vaneph, Cyril. "Observation du phénomène de blocage anormal de photon dans le domaine micro-onde." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066509/document.
Full textAbstract:
Le phénomène de blocage de photon est observé lorsqu'un système à deux niveaux est fortement couplé à une cavité, limitant ainsi le nombre d'occupation des photons dans le mode de la cavité à zéro ou un. Ce phénomène est analogue au blocage de Coulomb en physique mésoscopique et a été observé en optique en couplant un atome unique ou une boîte quantique à une cavité. L'efficacité du blocage, mesurée par la fonction d'autocorrélation du deuxième ordre g2(0) augmente d'autant plus que la non-linéarité du système est grande devant la largeur de la cavité. Ce travail de thèse présente l'étude théorique et expérimentale d'un nouveau phénomène de blocage appelé "phénomène de blocage anormal de photon", dans le régime micro-onde. Ce phénomène apparaît dans un système photonique comprenant deux modes couplés, où au moins un des modes est non-linéaire. Par contraste avec le blocage de photon standard, le blocage anormal permet d'obtenir un blocage parfait (g2(0)=0) pour une non-linéarité arbitrairement faible. Nous présentons les propriétés théoriques du blocage anormal, et notamment sa formulation en termes d'états gaussiens. Afin de mettre en évidence ce phénomène, nous avons réalisé deux résonateurs supraconducteurs couplés, dont l'un est rendu non-linéaire et ajustable en fréquence par l'ajout d'un SQUID. Nous montrons les techniques de fabrication employées et la caractérisation des paramètres de notre échantillon. Enfin, nous présentons les techniques mises en œuvre pour mesurer g2(t). Cette mesure nous a permis de mettre en évidence le phénomène de blocage anormal et d'en étudier les propriétés en fonction des différents paramètres expérimentauxPhoton blockade is observed when a two level system is strongly coupled to a cavity thus limiting the occupation number of the cavity mode to zero or one photon. This phenomenon is analogous to the Coulomb blockade effect in mesoscopic physics and has been observed in optics by coupling a single atom or a quantum dot to a cavity. The efficiency of the blockade, as measured by the second order auto-correlation function g2(0) increases with the non-linearity of the system in comparison to the cavity width. In this thesis, we present a theoretical and experimental study of a new blockade mechanism, called "anomalous photon blockade effect", in the microwave domain. This effect appears in photonics systems consisting of two coupled modes, where at least one of the mode is non-linear. In contrast to the standard blockade effect, perfect blockade (g2(0)=0) can be achieved with an arbitrary weak non-linearity strength. In the first part, we present a theoretical study of the anomalous blockade, and we use, in particular, a description in terms of gaussian states. To experimentally observe this effect, we have micro-fabricated two coupled superconductive resonators, where one of the resonator is frequency tunable and non-linear thanks to a SQUID. In the second part, we present the fabrication process and the characterization of our sample. Finally, we present the different techniques that we use to measure the auto-correlation function g2(τ). This measurement allowed us to demonstrate the anomalous blockade effect and to study its various properties as a function of the experimental parameters
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Fuchs, Jean-Noël. "Contribution à la mécanique statistique quantique des gaz froids." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002960.
Full textAbstract:
Cette thèse présente un certain nombre de résultats sur la mécanique statistique des gaz froids. La première partie concerne essentiellement les gaz peu dégénérés de fermions ou de bosons avec un spin (ou un pseudo-spin) 1/2. Nous écrivons une équation cinétique pour un tel gaz et nous en servons pour étudier les propriétés de transport de spin, notamment les ondes de spin et l'instabilité de Castaing dans un piège. En utilisant une approche hydrodynamique, nous calculons également les modes collectifs d'oscillation d'un gaz de Bose unidimensionnel dans un piège à température nulle. Dans une deuxième partie, nous nous intéresseons aux propriétés d'équilibre des gaz froids denses. Enutilisant le formalisme des opérateurs d'Ursell, nous étendons la
théorie quantique du développement en agrégats des systèmes dilués
aux systèmes denses. Nous appliquons ensuite cette méthode à l'étude de la statistique des cycles d'un condensat de Bose-Einstein et à la transition superfluide d'un gaz de Fermi attractif.
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Nam-Duk, Suh. "L'étude des structures cohérentes dans l'espace des phases du plasma unidimensionnel électrostatique : aspect classique et quantique." Orléans, 1989. http://www.theses.fr/1989ORLE2056.
Full textAbstract:
La première partie de cette thèse porte sur l'étude des structures baptisées trous de l'espace des phases du plasma unidimensionnel électrostatique. En utilisant les codes particulaires et eulériens, on montre que cette dépression de la fonction de distribution constitue une solution asymptotique périodique de l'équation Vlassov et qu'elle maintient l'oscillation électrostatique non linéaire du plasma. En étudiant un système faisceau-plasma, il est apparu que l'on pouvait exciter une onde de fréquence arbitraire avec un faisceau dont la structure interne comporterait soit des bosses, soit des trous. Dans la deuxième partie, un code qui peut simuler le système Liouville quantique-poisson est développé. On sépare la dynamique selon x et selon p en appliquant successivement la transformee de fourier sur x et p. Ce schéma permet de simuler le système d'équations correctement. On montre que l'effet quantique détruit la structure du trou et que pour un système de vitesse thermique faible, l'effet quantique est dominant par rapport à l'effet thermique
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Zanthier, Joachim Von. "Amplification par couches diélectriques d'une onde evanescente pour miroir atomique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 1995. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00714692.
Full text
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Peugeot, Ambroise. "Quantum microwave sources from inelastic Cooper pair tunneling Antibunched Photons Emitted by a dc-Biased Josephson Junction." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASS093.
Full textAbstract:
Le passage aléatoire des charges à travers une jonction tunnel génère un bruit en courant, qui peut être capté par l'environnement de la jonction où il crée des excitations électromagnétiques appelés photons. Dans cette thèse, nous démontrons qu'une jonction tunnel supraconductrice couplée à un environnement bien choisi peut implémenter une source brillante de rayonnement micro-onde quantique. L'énergie nécessaire pour créer les photons est fournie par la source de tension continue lors du passage tunnel inélastique d’une paire de Cooper à travers la jonction. Nous détectons cette lumière émise et étudions ses propriétés avec des outils de l’optique quantique adaptés au domaine micro-onde. Nous caractérisons le dégroupement des photons émis dans un seul mode fortement couplée à une jonction, ainsi que l’intrication de paires de photons émis dans deux modes à des fréquences différentes. Outre une meilleure compréhension du couplage charge-lumière dans les conducteurs cohérents, ces travaux pourraient déboucher sur de nouvelles façons de manipuler l'information au niveau quantiqueThe probabilistic charge transfer in tunnel junctions is a source of current noise, which can be picked up by the environment of the junction where it creates electromagnetic excitations - or photons. In this thesis, we demonstrate that a superconducting tunnel junction coupled to a tailored environment can act as a bright source of quantum microwave radiation. The energy required to create photons is extracted from a DC voltage source during the inelastic tunneling of Cooper pair through the junction. We detect this emitted light and study its properties with quantum optics tools adapted to the microwave domain. We characterize the singlephoton nature of the light emitted in a single mode strongly coupled to a junction, as well as the entanglement of photon pairs emitted in two modes at different frequencies. In addition to a better understanding of the charge-light coupling in coherent conductors, this work could lead to new ways of manipulating information at the quantum level
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Planat, Luca. "Amplification paramétrique en résonance et à ondes progressives proche de la limite quantique." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALY020.
Full textAbstract:
Un des défis des expériences d’information quantique avec des circuits quantiques supraconducteurs est la lecture de signaux microondes de très basses énergies. Les amplificateurs opérant à la limite quantique du bruit sont indispensables à cette tâche. C’est donc pourquoi ils occupent une place toujours plus prépondérante dans de telles expériences, en particulier pour la lecture de bits quantiques supraconducteurs.Dans cette thèse, nous présentons deux architectures d’amplificateurs limités quantiquement : la première est une architecture employant un résonateur alors que la seconde est basée sur des ondes progressives. Ces deux types d’amplificateurs ont en commun d’avoir comme brique élémentaire une jonction Josephson accordable en flux (squid). Cette dernière est le support idéal pour une amplification paramétrique limitée quantiquement : elle est à la fois non-linéaire et non dissipative (de par son caractère supraconducteur). Cette thèse s’emploie à démontrer le fonctionnement des amplificateurs paramétriques Josephson limités quantiquement que nous avons conçus et qui, grâce à des architectures originales, présentent des performances qui vont au-delà de l’état de l’art.Un inconvénient majeur des amplificateurs Josephson en résonance est leur étendue dynamique très limitée. Nous avons identifié l’origine de cette limitation, la non-linéarité Kerr, et avons réussi à l’adapter via l’implémentation de chaines de jonctions Josephson. Nous avons développé un modèle en bon accord avec nos données expérimentales, validant l’effet de la non-linéarité Kerr sur la saturation. Malgré tout, la plupart des amplificateurs résonants souffrent d’une limitation intrinsèque à leur architecture : la conservation du produit gain bande passante, limitant cette dernière. L’architecture à ondes progressives est un candidat idéal pour passer outre cette loi de conservation. Cependant, elle fait face à deux problèmes : l’adaptation en impédance et en phase. Concernant l’adaptation en impédance, nous avons mis au point un procédé de fabrication, simple et inédit, permettant d’avoir une impédance de 50 ohms avec une chaîne de plus de 2000 squids. Concernant l’adaptation en phase, nous avons faiblement modulé périodiquement l’impédance de la ligne de squid pour ouvrir un gap photonique et déformer localement la relation de dispersion. Cette technique n’ajoute en rien à la complexité du processus de fabrication, qui se démarquait déjà par sa simplicité. De plus, un modèle en bon accord avec nos données expérimentales a été développé, prenant notamment en compte le comportement non-linéaire du gap photonique dans un métamatériaux Josephson. Au-delà des amplificateurs limités quantiquement démontrés et leurs nombreuses applications, cette thèse ouvre des perspectives d’expériences d’optique quantique fondamentales à faire sur ces lignes de transmission hautement non-linéaires.Avec les amplificateurs en résonance, nous avons atteint des points de compression à 1dB (à 20dB de gain) de -117dBm, pour 45MHz de bande passante. Avec les amplificateurs à ondes progressives nous avons atteint un gain maximal de 18dB pour une bande-passante de 2.25GHz et un points de compression à 1dB atteignant -103dBm, tout en restant proche de la limite quantique de bruitA requirement for quantum information experiments using superconducting quantum circuits is the readout of extremely weak microwave signals. Quantum limited amplifiers are essential for such task and this is precisely why they occupy an always-growing importance in such experiments, particularly for superconducting quantum bits readout.In this thesis, we present two quantum limited amplifiers architectures: the first one is based on a resonator while the second one leverages a traveling-wave construction. These amplifiers both take advantage of tunable Josephson junctions (squid). It is the ideal component for quantum limited parametric amplification: it is both nonlinear and dissipationless (given its superconducting nature). This thesis demonstrates the operation of these Josephson quantum limited amplifiers and how they go beyond the state-of-the-art thanks to original design choices.An important limitation of resonant Josephson parametric amplifiers is their poor dynamic range. We identified the Kerr nonlinearity as the main cause, and we successfully managed to tailor it using Josephson junction arrays. We also developed a model in good agreement with the experimental data, therefore validating our initial assumption that the Kerr nonlinearity and saturation are linked. However, most of the resonant Josephson parametric amplifiers suffer from a fundamental issue, arising from their architecture. It is the conservation of the gain bandwidth product, therefore limiting their bandwidth. Traveling-wave architectures are well suited to overcome this limitation. However, two new issues must be dealt with: impedance matching and phase matching. To tackle the former, we developed an original and simple fabrication process in order to obtain a 50ohm matched 2000 squid array. As for the phase, we matched it by periodically modulating the impedance of the squid transmission line in order to open a photonic band gap. Therefore, we locally distort the dispersion relation. This step does not add any complexity to the initial fabrication process. Moreover, we developed a model in good agreement with experimental data while considering the nonlinear behavior of the photonic gap in a Josephson metamaterial. In addition to demonstrating high performance amplifiers poised for numerous quantum technological applications, this thesis opens the door to more fundamental quantum optics experiments taking advantage of these highly nonlinear transmission lines.With the resonant amplifiers, we measured a 1dB compression point around -117dBm and 45MHz bandwidth (at 20 db gain). With the traveling-wave amplifiers, we measured 18dB gain on a 2.25GHz bandwidth, a 1dB compression point reaching -103dBm and near quantum-limited noise performances
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Billy, Juliette. "Propagation quantique d'ondes de matière guidées: Laser à atomes et localisation d'Anderson." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00492482.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objet l'étude du transport quantique d'ondes de matière, obtenues à partir de condensats de Bose-Einstein, en connection avec les problèmes de transport électronique dans les solides. En effet, les atomes froids, de part le très bon contrôle qu'ils offrent sur les paramètres du système, sont aujourd'hui utilisés pour revisiter des problèmes fondamentaux de la matière condensée. Dans cette thèse, nous étudions en particulier la propagation d'une onde de matière créée par un condensat en expansion dans un guide optique 1D en présence de désordre, réalisé par un champ de tavelures laser (speckle). Cette étude a conduit à la première observation directe de la localisation d'Anderson 1D d'ondes de matière. Ce phénomène, emblématique de l'effet du désordre sur la propagation des ondes et initialement prédit dans le domaine de la matière condensée pour expliquer la transition métal-isolant, a en effet été mis en évidence avec divers types d'ondes classiques mais n'avait jamais été observé directement avec des ondes de matière. Ces travaux sont le point de départ à des expériences de transport quantique plus complexes. En parallèle, nous étudions un nouveau type d'onde de matière : le laser à atomes guidé. Celui-ci se propage avec une longueur d'onde de de Broglie élevée et offre la possibilité de contrôler indépendamment son énergie et son flux. Le laser à atomes est ainsi particulièrement adapté à l'étude de phénomènes de transport quantique. Nous présentons dans cette thèse la caractérisation de sa largeur spectrale, réalisée à partir de la mesure de la transmission du laser à atomes à travers une barrière de potentiel épaisse, réalisée optiquement.
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Denechaud, Vincent. "Vers une étude spectroscopique de la transition d'Anderson." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLO002/document.
Full textAbstract:
Ce mémoire résume les travaux d'une thèse portant sur le transport et la localisation d'Anderson d'ondes de matière ultra-froide en milieu désordonné. C'est un travail expérimental visant à l'étude de la transition d'Anderson séparant les états d'énergie d'une particule quantique placée dans un potentiel désordonné selon deux phases : des états localisés, et des états diffusifs.Dans un premier temps, on rappellera les concepts fondamentaux permettant de comprendre les effets de localisation des ondes, et notamment leur interprétation en terme d'interférences. Ensuite, on donnera une description globale du dispositif expérimental permettant de préparer les nuages d'atomes ultra-froids servant de source d'ondes quantiques de matière, et de générer la figure de tavelures optique (speckle en anglais) jouant le rôle de potentiel désordonné pour les atomes.A l'issue de ce travail introductif, les notions de localisation introduites précédemment seront appliquées au transport d'atomes froids dans un speckle. Un bref état de l'art des expériences d'atomes froids portant sur la transition d'Anderson permettra de dessiner les limites en terme de contrôle de l'énergie des états peuplés par les atomes. Ces limitations permettront alors de motiver la mise en place d'une nouvelle méthode expérimentale dite "spectroscopique" permettant un contrôle complet par un opérateur extérieur de l'énergie des atomes placés le désordre.Le concept de fonction spectrale sera alors présenté comme outil fondamental permettant de caractériser les états d'énergie et de calibrer la fiabilité en énergie de la méthode spectroscopique. Enfin, des résultats expérimentaux portant sur la mesure de fonctions spectrales par cette nouvelle méthode spectroscopique viendront attester qu'il serait effectivement possible d'étudier la transition d'Anderson avec une résolution en énergie bien supérieure aux expériences précédentesThis manuscript summarizes the work of a thesis on Anderson's localization and transport of ultra-cold matter waves in disordered media. This is an experimental work aiming to study the Anderson transition separating the energy states of a quantum particle placed in a disordered potential into two phases: localized states and diffusive states.First, we will recall some fundamental concepts about wave localization and how such phenomenon is linked with some interference effects. Then, we will give a global description of the experimental set-up allowing to prepare the ultra-cold atomic samples used as a source of quantum matter waves, and to generate the speckle field used as disordered potential for the atoms.At the end of this introductory work, the concepts of localization introduced previously will be applied to the transport of cold atoms in a speckle field. A brief state of the art of cold-atom experiments dealing with the Anderson transition will allow us to set the limits of these works in terms of energy control on the atomic states. These limitations will then motivate the implementation of a new experimental "spectroscopic" method allowing a complete control of the energy of the atoms placed in disorder.The concept of spectral function will then be presented as a fundamental tool for characterizing energy states and for calibrating the energy reliability of the spectroscopic method. Finally, the experimental results on the measurement of spectral functions by this new spectroscopic method will show that it would be indeed possible to study the Anderson transition with a much higher energy resolution than the previous experiments
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Duvauchelle, Jean-Eudes. "Effet d'une irradiation micro-onde sur la réponse électronique de Tri-Jonctions Josephson : mise en évidence de modes de quartets cohérents." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAY064/document.
Full textAbstract:
La génération d'objets quantiques intriqués est inévitable pour l'exploration de l'information quantique dans les systèmes de la matière condensée. Alors que des expériences de non-localité on été menées, avec succès, à partir de photons intriqués, il n'a pas encore été possible de réaliser leurs analogues électroniques dans les matériaux solides, où les fermions sont les objets quantiques à intriqués. Les paires de Cooper dans les supraconducteurs sont des candidats prometteurs pour réaliser une source d'électrons intriqués. L'intrication non-local est la clé de voûte et elle peut être induite par le processus de réflexion d'Andreev croisée. Ce phénomène sépare une paire de Cooper en deux électrons, dont les spins sont intriqués, dans deux conducteurs séparés spatialement.J'ai étudié un système composé de trois électrodes supraconductrices (Al) connectées par un métal normal (Cu) formant ainsi une tri-jonction Josephson. De nouvelles structures, dans cette nano-structure hybride, apparaissent dans la conductance différentielle lorsque deux terminaux sont polarisées par des potentiels opposés l'un par rapport à l'autre. Ces anomalies correspondent à des phénomène de transport de paires de Cooper corrélées et sont consistantes avec la prédictiondes Quartets formés par la séparation simultanée de deux paires de Cooper d'un réservoir supraconducteur vers les deux autres électrodes.Dans le but d'expérimenter la cohérence quantique de ces structures, j'ai irradié la tri-jonction à l'aide d'une micro-onde de 14 GHz à très basse température. Des résonances Shapiro apparaissent lorsque la fréquence de la micro-onde est équivalente à la fréquence des courants AC Josephson générés en appliquant des tensions à travers la tri-jonction.Mon étude révèle que les anomalies de type Quartet présentent aussi des résonances Shapiro. Ce résultat démontre que le phénomène de Quartet est un mécanisme quantique cohérent confirmant la séparation cohérente de deux pairs de Cooper à longue portéeA fundamental route for the exploration of solid state based quantum information is the generation of EPR pairs of quantum-entangled objects. Although experimental tests of nonlocality have been successfully conducted with pair of entangled photons, it has not yet been possible to realize an electronic analogue of it in the solid state, where fermions are the natural quantum objects. However, Cooper pairs in superconductors are known as suitable sources of entanglement. Non-local entanglement is the key and Crossed Andreev reflection process can provide it by converting a Cooper pair into two spin-entangled electrons located in separate conductors.I investigated a device where three superconducting (Al) electrodes are connected by a sub-micron normal metal (Cu) composing a Josephson three-junction. In this hybrid nanostructure, new sub-gap features appear in the differential conductance when two terminals are biased at opposite voltage with respect to the third one. These features correspond to correlated motion of Cooper pairs and are consistent with the prediction of Quartets formed by the simultaneous splitting of two Cooper pairs from one of the superconducting reservoirs and the emission of two phase correlated Cooper pairs in the two other electrodes. In order to probe the quantum coherence of such features, I irradiated the device with a microwave at 14 GHz down to very low temperature (100 mK). Well known Shapiros resonances (both integer and half-integer) are observed when the microwave frequency matches the frequency of the AC Josephson currents generated by applying differents voltages across the three-junction.My study reveals that the quartet feature also shows Shapiro-like resonances. This result demonstrates that the quartet feature is a true quantum mechanism and confirms the quartet scenario that implies the coherent splitting of two Cooper pairs
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Edlbauer, Hermann. "Electron-quantum-optics experiments at the single particle level." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAY027/document.
Full textAbstract:
Au cours des 25 dernières années, il n'y a eu que quelques rapports sur des expériences de type optique quantique avec des électrons.Les progrès réalisés dans ce récent domaine de recherche ont permis de mettre au point des techniques originales pour piéger, déplacer et manipuler les électrons dans des dispositifs à l'état solide.Ces progrès ouvrent de nouvelles perspectives pour l'étude de phénomènes quantiques fascinants tels que l'effect tunnel ou l'intrication avec les électrons.En raison de la contrôlabilité exigée dans les implémentations possibles de circuits logiques quantiques, il est maintenant particulièrement intéressant de réaliser des expériences d'optique quantique électronique avec des électrons volants uniques.Dans cette thèse, nous abordons deux expériences liées, mais conceptuellement différentes, d'optique quantique électronique au niveau de la particule unique.Toutes les expériences menées dans le cadre de cette thèse ont été réalisées à des températures cryogéniques avec des dispositifs définis par Schottky-gates dans des hétérostructures AlGaAs/GaAs.Tout d'abord, nous effectuons une expérience d'interférence d'électrons de type Mach-Zehnder dans le régime de transport balistique.En formant un grand point quantique dans l'une des branches de l'interféromètre, nous étudions le déphasage de la fonction d'onde d'un électron transmis de façon résonnante.Au cours de nos mesures, nous trouvons des signatures d'un comportement de transmission qui reflète les symétries internes des états propres des boîtes quantiques.Nos résultats mettent en lumière la question de longue date d'un comportement de phase de transmission universelle dans des boîtes quantiques en grand taille.Nous avons ainsi posé un jalon important vers une compréhension globale de la transmission par résonance d'électrons volants simples par des boîtes quantiques.Dans une deuxième expérience, nous allons au-delà du régime de transport balistique.Nous utilisons des ondes acoustiques de surface pour transporter un seul électron entre les boîtes quantiques définies par la grille de surface dans un circuit couplé par l'effect tunnel.Nous développons deux blocs de base essentiels pour partitionner et coupler les électrons volants simples dans un tel circuit piloté par le son.En dépassant une efficacité de transfert simple de 99 %, nous montrons qu'un circuit électronique quantique piloté par le son est réalisable à grande échelle.Nos résultats ouvrent la voie à des opérations de logique quantique avec des qubits d'électrons volants qui surfent sur une onde acoustiqueIn the last 25 years there were several reports on quantum-optics-like experiments that were performed with electrons.The progress is this young field of research brought up original techniques to trap, displace and manipulate electrons in solid-state devices.These advances opened up new prospects to study fascinating quantum mechanical phenomena such as tunneling or entanglement with electrons.Due to the controllability that is demanded in possible implementations of quantum logic circuits, it is now a particularly appealing idea to perform electron quantum optics experiments with single flying electrons.In this thesis we address two related, but conceptually different, electron-quantum-optics experiments at the single-particle level.All of the experiments that were conducted in the course of this thesis were performed at cryogenic temperatures with Schottky-gate defined devices in AlGaAs/GaAs heterostructures.In a first experiment, we perform a Mach--Zehnder type electron interference experiment in the ballistic transport regime.Forming a large quantum dot in one of the interferometer branches, we study the phase shift in the wave function of a resonantly transmitted electron.In the course of our experimental investigations, we find signatures of a transmission behaviour which reflect the internal symmetries of the quantum dot eigenstates.Our measurements shed light on the long-standing question about a universal transmission phase behaviour in large quantum dots.We thus set an important milestone towards a comprehensive understanding of resonant transmission of single flying electrons through quantum dots.In a second experiment, we go beyond the ballistic transport regime.We employ surface acoustic waves to transport a single electron between surface-gate defined quantum dots of a tunnel-coupled circuit of transport channels.In this course, we develop two essential building blocks to partition and couple single flying electrons in such a sound-driven circuit.By exceeding a single-shot transfer efficiency of 99 %, we show that a sound-driven quantum electronic circuit is feasible on a large scale.Our results pave the way for the implementation of quantum logic operations with flying electron qubits that are surfing on a sound wave
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Betz, Andreas. "Diffusions électronique élastique et inélastique dans le graphène étudiées par le transport micro-onde et le bruit." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00784346.
Full textAbstract:
This thesis discusses the elastic and inelastic scattering in monolayer graphene, investigated by means of microwave carrier dynamics and noise. We study in a first part the high frequency properties of graphene field‐effect transistors on different substrates. Particular interest lies in the figures of merit like e.g. the transit frequency fT, defining the transistor's current amplification capabilities, and the transconductance gm representing its gate sensitivity. High values are obtained for both parameters in GHz measurements. We find in particular that these figures remain substantial even in miniaturized devices. We introduce top‐gated graphene field‐effect capacitors as a probe of the elastic scattering mechanisms in graphene. Employing similar techniques as in the transistor experiments, we are able to directly access the diffusion constant D and its dependence on carrier density. The latter is the signature of the scattering mechanism present in the graphene sheet. Our novel GHz experiments reveal a constant transport scattering time as a function of energy which is in disagreement with conventional theoretical predictions, but supports the random Dirac mass disorder mechanism. Furthermore, we study inelastic scattering of charge carriers by acoustic phonons in graphene which is among the first realizations of such an experiment in a genuine two‐dimensional geometry. A broadband cryogenic noise thermometry setup is used to detect the electronic fluctuations, the current noise, from which we extract the average electron temperature Te as a function of Joule power P. At high bias we find P∝ΣTe^4 as predicted by theory and which is the tell‐tale sign of a 2D phonon cooling mechanism. From a heat equation analysis of data in a broad bias range, we extract accurate values of the electron‐acoustic phonon coupling constant Σ. Our measurements point to an important effect of lattice disorder in the electron‐phonon energy relaxation.
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Frankland, Burgu Sorgunlu. "Electron interference in the collision He2+ + H2 : A complete analogy with photon interference." Caen, 2013. http://www.theses.fr/2013CAEN2002.
Full textAbstract:
Le phénomène d’interférences obtenu suite à une collision entre un projectile He2+ de basse énergie et une cible H2 a été étudié expérimentalement et théoriquement. La première partie de la thèse est consacrée à un récapitulatif historique sur les expériences d’interférences avec les électrons. L’expérience réalisée par notre groupe et les premiers résultats obtenus sont rappelés. Une analyse plus approfondie des résultats expérimentaux mettant en évidence la possibilité d’étendre l’analogie entre les interférences électroniques et photoniques est présentée. Une nouvelle expérience d’interférences photoniques réalisée montre clairement que des oscillations observées dans les distributions angulaires ont des origines multiples : la largeur et la position maximum de la distribution de longueur d’onde. Deux modèles susceptibles de reproduire les résultats expérimentaux sont considérés. Le modèle le plus simplifié basé sur la différence de marche entre les chemins pris par l’électron pour aller jusqu’au détecteur est d’abord présenté. Les résultats obtenus dans le cadre de ce modèle sont en accord avec les résultats expérimentaux. Un second modèle, basé sur la mécanique quantique, ne reproduit pas les résultats expérimentaux. La raison de cet échec et les limites de ce modèle sont explicitées. Les perspectives expérimentales et théoriques qui permettront de mieux comprendre le phénomène d’interférences électroniques sont détaillées dans la conclusionThe phenomenon of interference obtained following a collision between a projectile He2 + low energy and a target H2 has been studied experimentally and theoretically. The first part of the thesis is devoted to a historical summary of the interference experiments with electrons. The experiment carried out by our group and its first results are recalled. Further analysis of experimental results is presented, demonstrating the possibility of extending the analogy between electronic and photonic interference. A new experiment performed on photon interferences clearly shows that the oscillations observed in the angular distributions have multiple origins: the width and the position of the maximum in the wavelength distribution. Two models are considered in order to reproduce the experimental results. The most simplified model based on the phase-shift between different paths taken by the electron to reach the detector is first presented. The results obtained in the framework of this model are in agreement with the experimental results. A second model, based on quantum mechanics, does not reproduce the experimental results. The reason for this failure and the limits of this model are explained. The experimental and theoretical perspectives that will allow a better understanding of the phenomenon of electron interferences are detailed in the conclusion
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AL, SALEH-MAHROUSSEH SALOUA. "Calcul relativiste, en electrodynamique quantique, de la diffusion compton sur un electron lie." Clermont-Ferrand 2, 1988. http://www.theses.fr/1988CLF21098.
Full textAbstract:
Pour expliquer le deplacement et l'elargissement du pic compton,lorsque l'energie du photon est voisine de l'energie de liaison de l'electron, il est necessaire d'introduire non seulement la liaison et le mouvement de l'electron, mais aussi le recul du mnoyau. On donne un calcul relativiste de la valeur quadratique moyenne de l'impulsion de l'electron et une expression generale des fonctions d'onde radiales. Pour le calcul analytique covariant de l'element de matrice ou utilise un propagateur pour un electron lie dans le schema de furry et determine la secton efficace, sans aucune integration
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Poilblanc, Didier. "Théorie des phases onde de densité de spin induites par le champ magnétique dans des conducteurs très anisotropes." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112017.
Full textAbstract:
Le gaz électronique quasi-bidimensionnel très anisotrope, avec surface de Fermi ouverte est instable sous l'effet d'un champ magnétique uniforme appliqué dans la direction de plus faible conductivité, avec apparition d'une phase Onde de Densité de Spin ou de Charge. Le champ magnétique en quantifiant les orbites électroniques affecte fortement la structure du spectre de quasiparticules. Ce dernier est constitué de bandes de Landau séparées par des gaps qui sont régulièrement espacés en vecteur d'onde de 1/2x0, où x0 est la longueur magnétique, et qui oscillent avec le champ magnétique. La thermodynamique et les propriétés de l'état fondamental sont fortement modifiées par cette série de gaps : nous avons élaboré une description analytique de la phase ordonnée (dans l'approximation champ moyen), valable pour tout champ et toute température, nous permettant de décrire l'effet de cette série de gaps sur l'énergie libre, la chaleur spécifique ou l'aimantatin. Comme le spectre d'énergie, les fonctions de corrélation de spin ou de charge possèdent une structure fine à des vecteurs d'onde de l'ordre du vecteur d'onde magnétique 1/x0. Nous avons montré que les spectres d'onde de spin et de fluctuation de la phase (du paramètre d'ordre) possédaient, en plus du mode de Goldstone, une série de modes de type raton. Ceux-ci sont des minima locaux dans la relation de dispersion de l'énergie à des valeurs quantifiées n/ x0 (n entier) de l'impulsion (parallèle). Ces modes se situent, à toute température, dans le gap de quasiparticule au niveau de Fermi ; leurs positions relatives par rapport à ce même gap évoluent vers les basses énergies quand la température diminue. Chaque "magnétoroton" peut être considéré comme le précurseur des phases adjacentes qui sont stabilisées par une variation de champ magnétique. La quantification de l'effet Hall (EHQ)est un autre effet orbital directement relié à la structure du spectre de quasiparticule. Nous avons montré, de façon générale, que les phases ordonnées induites par le champ constituaient un nouveau mécanisme pour l'EHQ. La pertinence du modèle pour les sels de Bechgaard est discutée également.
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Jeanvoine, Yannick. "Modélisation ab initio des silicates, aluminosilicates et silicoaluminophosphates. Etude structurale et dynamique des sites acides de Bronsted dans HSSZ-13 et Hsapo-34." Nancy 1, 1998. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_1998_0251_JEANVOINE.pdf.
Full textAbstract:
L'utilisation des zéolithes est à la base de nombreuses applications industrielles (catalyseurs, tamis moléculaires, échangeurs d'ions, etc. ). En particulier, l'acidité de ces systèmes va être responsable de l'activation de nombreuses réactions catalytiques. Nous proposons une étude théorique des sites acides de Bronsted au sein de tels systèmes. Pour modéliser le mieux possible le comportement d'un tel système, nous avons en recours à des calculs ab initio périodiques. Après avoir optimisé les paramètres de nos simulations grâce à l'étude de systèmes de plus petite taille (quartz, cristobalite, stishovite, etc. ), nous avons considéré les effets de la substitution et de la protonation sur la géométrie de hssz-13 et de son homologue silicoaluminophosphate hsapo-34. Nous avons par ailleurs calculé, en prenant en compte l'anharmonicité des vibrateurs, les fréquences d'élongation oh pour les différents sites. Ceci permet de confirmer ou de prédire l'attribution des pics des spectres expérimentaux. Nous avons également étudié de manière statique et dynamique l'interaction des sites acides avec une molécule d'eau jouant le rôle d'accepteur de proton. En particulier, après avoir effectué des simulations de dynamiques moléculaires ab initio, nous montrons qu'il est nécessaire d'avoir deux molécules d'eau au sein de la cage zeolithique afin d'assister à un transfert de proton entre la zéolithe et l'eau. Ce niveau de calcul confirme ou infirme les résultats de modélisations plus sommaires, permettant ainsi de distinguer les paramètres essentiels à une bonne description des phénomènes impliqués.
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Prat, Tony. "Localisation d'Anderson avec des atomes froids : dynamique dans le désordre et perspectives avec des modèles chaotiques." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066232/document.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous étudions théoriquement plusieurs effets liés à la localisation d'Anderson, dans le contexte des atomes froids. Dans les systèmes d'atomes froids, le désordre est généralement créé à l'aide d'une figure de tavelure optique. Dans la première partie de la thèse, nous discutons des spécificités de ces potentiels optiques, et nous nous intéressons en particulier aux propriétés spectrales. Les expériences usant de l'interaction lumière-matière offrent d'intéressantes possibilités. Dans ce cadre, nous considérons dans une deuxième partie de la thèse l'étalement d'un paquet d'ondes atomique, initialement lancé avec une vitesse non nulle dans un potentiel désordonné. Nous trouvons qu'après un mouvement balistique, le centre de masse du paquet subit une rétro-réflection et retourne lentement à sa position initialle, se comportant comme un boomerang. Nous introduisons ensuite les interactions inter-atomiques dans une troisième partie. Nous considèrons des gaz dilués de bosons condensés, et traitons les interactions au niveau champ moyen. Plusieurs situations sont étudiées numériquement, en particulier le boomerang quantique, et l'étalement dynamique -- à la fois en impulsion et en énergie -- d'ondes de matière préparées en ondes planes. Dans la dernière partie de la thèse, nous montrons que des modèles chaotiques offrent des perspectives intéressantes pour l'étude de la localisation d'Anderson. D'une part, nous présentons des éléments probants en faveur d'un kick rotor sans spin dans l'ensemble symplectique. D'autre part, le réexamen de modèles communément étudiés de kick rotors quasi-périodiques révèle des résultats intrigantsThis thesis theoretically investigates several effects related to Anderson localization, focusing on the context of disordered and chaotic cold-atomic systems. In cold-atomic systems, optical speckle patterns are often used to create the disorder. The resulting potentials felt by the atoms differ from Gaussian random potentials, commonly assumed in the description of condensed-matter systems. In the first part of the thesis, we discuss their specificities, with an emphasis on the spectral properties. Atom-optics experiments offer interesting possibilities, such as the possibility to directly probe the atoms inside the disordered potential. In view of these possibilities, we consider in the second part of the thesis the spreading of matter wave packets initially launched with a non-zero velocity. We find that after an initial ballistic motion, the packet center-of-mass experiences a retroreflection and slowly returns to its initial position, mimicking a boomerang. Atom-atom interactions are then introduced in a third part. We consider dilute condensed bosonic gases, and treat the interactions at the mean-field (Gross-Pitaevskii) level. Various situations are studied numerically, in particular the quantum boomerang scenario, and the dynamical spreading both in momentum and energy of matter waves prepared as plane waves. In the last part, we show that chaotic models offer interesting prospects for the study of Anderson localization. On the one hand, we present strong evidences in favor of a spinless kicked rotor in the sympletic ensemble. On the other hand, a second look at a commonly studied quasi-periodically modulated kicked rotor reveals intriguing results
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Barate, Philippe. "Génération et détection optique d'ondes de spin dans les puits quantiques CdMnTe dopés n." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00587167.
Full textAbstract:
Durant cette thèse, on utilise des impulsions lasers pour générer et détecter des excitations dans des puits CdMnTe dopés n dont la concentration en Mn est très faible. La technique employé est une technique pompe-sonde qui permet de suivre temporellement les excitations générées. On identifiera les ondes de spin de vecteur d'onde nul et on essaiera de les caractériser. On verra que l'on excite et que l'on observe un mode d'excitation inattendu lié aux spins des électrons du manganèses. On développera un modèle qui permettra d'expliquer ce nouveau mode et d'avoir accès à une caractéristique du gaz 2D d'électrons : ça polarisation. Cette caractéristique est fortement liée aux interactions coulombiennes dans le gaz, et nos mesures sont comparées aux dernières théories sur le sujet. Nos mesures et notre théorie sont compatibles avec ces théories et d'autre mesures effectués par d'autres techniques.
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Bahlak, Samia. "Contribution à l'étude d'un modulateur acousto-optique à puits quantiques." Valenciennes, 1997. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/a93e0d34-1079-4e51-b081-345993233dd1.
Full textAbstract:
Notre travail s'inscrit dans la mise au point de nouveaux circuits intégrées monolithiques de traitement du signal dans la gamme du Ghz. Il porte sur l'étude d'un modulateur acousto-électro-optique formé de multi-puits quantiques ou nous exploitons l'effet du confinement quantique et le phénomène de résonance excitonique. L'absorption optique est modulée par l'effet Stark et les déformations induits par une onde acoustique de surface. Un outil théorique d'optimisation de la structure du modulateur a été mis au point. La méthode des éléments finis est utilisée pour calculer les niveaux énergétiques des bandes de conduction et de valence et les fonctions d'onde électroniques correspondantes tandis que les énergies de liaisons excitoniques sont calculées par la méthode variationnelle. L'influence des différents paramètres sur l'absorption optique est étudiée. L'optimisation donne des résultats très satisfaisants : rapport de contraste de 18db et variation de transmittance de 0,75. Deux prototypes ont été réalisés dans le but de différencier les effets physiques mis en jeu. La caractérisation du composant par photoluminescence et photoréflectance met en évidence la faisabilité du modulateur acousto-electro-optique à puits quantiques et montre la bonne qualité des prototypes réalisés.
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Nguyen, Thanh Long. "Study of dipole-dipole interaction between Rydberg atoms : toward quantum simulation with Rydberg atoms." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066695/document.
Full textAbstract:
La simulation quantique offre un moyen très prometteur pour comprendre les systèmes quantiques corrélés macroscopiques. De nombreuses plateformes expérimentales sont en cours d'élaboration. Les atomes de Rydberg sont particulièrement intéressants grâce à leur forte interaction dipolaire de cours portée. Dans notre manip, nous préparons et manipulons des ensembles d'atomes de Rydberg excités à partir d'un nuage atomique ultra-froid piégé magnétiquement sur une puce à atome supraconductrice. La dynamique de l'excitation est contrôlée par le processus d'excitation du laser. Le spectre d'énergie d'interaction atomique des N corps est mesuré directment par spectroscopie micro-onde. Dans cette thèse, nous développons un modèle Monte Carlo rigoureux qui nous éclaire sur le processus d'excitation. En utilisant ce modèle, nous discutons de la possibilité de réaliser des simulations quantiques du transport d'énergie sur une chaîne 1D d'atomes de Rydberg de faible moment angulaire. De plus, nous proposons une plateforme innovante pour la réalisation de simulations quantiques. Elle repose sur une approche révolutionnaire basée sur un ensemble d'atomes de Rydberg dont le temps de vie est extrêmement long, qui interagissent fortement et qui sont piégés par laser. Nous présentons les résultats de simulations numériques et nous discutons du large éventail de problèmes qui peuvent être traités avec le modèle proposéQuantum simulation offers a highly promising way to understand large correlated quantum systems, and many experimental platforms are now being developed. Rydberg atoms are especially appealing thanks to their strong and short-range dipole-dipole interaction. In our setup, we prepare and manipulate ensembles of Rydberg atoms excited from an ultracold atomic cloud magnetically trapped above a superconducting chip. The dynamics of the Rydberg excitation can be controlled through the laser excitation process. The many-body atomic interaction energy spectrum is then directly measured through microwave spectroscopy. This thesis develops a rigorous Monte Carlo model that provides an insight into the excitation process. Using this model, we discuss a possibility to explore quantum simulations of energy transport in a 1D chain of low angular momentum Rydberg atoms. Furthermore, we propose an innovative platform for quantum simulations. It relies on a groundbreaking approach, based on laser-trapped ensemble of extremely long-lived, strongly interacting circular Rydberg atoms. We present intensive numerical results as well as discuss a wide range of problems that can be addressed with the proposed model
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Landragin, Arnaud. "Réflexion d'atomes sur un miroir à onde évanescente : Mesure de la force de van der Waals et diffraction atomique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00400765.
Full textAbstract:
Ce mémoire présente deux expériences réalisées à l'aide d'un miroir à atomes à onde évanescente. Le miroir utilise la force dipolaire due à l'interaction entre les atomes et une onde évanescente créée par réflexion totale interne d'un faisceau laser à l'intérieur d'un prisme. Ces deux expériences montrent que, lors de leur réflexion, les atomes constituent une sonde des champs proches de la surface du prisme. La première expérience a permis la mesure de la force de van der Waals entre un atome de rubidium dans l'état fondamental et une paroi diélectrique. Lors de la réflexion, les atomes s'approchent très près de la surface du diélectrique (~ 50 nm) et sont donc sensibles à la force attractive de van der Waals due à la présence de la paroi. L'expérience consiste à mesurer la force dipolaire nécessaire pour équilibrer la force de van der Waals. Elle montre également le rôle crucial de la force de van der Waals dans le fonctionnement du miroir à atomes, d'une part, la réduction d'un facteur trois de l'efficacité du miroir et d'autre part, la modification de la forme du potentiel réflecteur total. La seconde expérience décrit la diffraction d'atomes en incidence normale sur un miroir modulé spatialement, créé à l'aide d'une onde évanescente partiellement stationnaire. Ce processus de diffraction est lié à la modulation de phase de l'onde de de Broglie lors de la réflexion et apparaît pour une modulation très faible du potentiel. Elle est similaire à la diffraction de Raman-Nath en optique traditionnelle. L'étude des populations dans les différents ordres de diffraction en fonction de la profondeur de modulation confirme quantitativement ce processus scalaire de diffraction.
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Papoular, David. "Manipulation des interactions dans les gaz quantiques : approche théorique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00624682.
Full textAbstract:
Les interactions entre particules dans les gaz quantiques ultrafroids peuvent être contrôlées à l'aide de résonances de Fano-Feshbach. Ces résonances de diffusion se produisent lors de collisions à basse énergie entre deux atomes et sont généralement obtenues à l'aide d'un champ magnétique statique externe. Elles font des gaz atomiques ultrafroids un terrain d'exploration pour la recherche de nouvelles phases dans lesquelles la physique quantique joue un rôle clef.Le travail présenté dans ce mémoire s'inscrit dans le cadre de la recherche de telles phases.Ce manuscrit comporte deux parties. La première est consacrée à l'étude de bosons composites obtenus dans des gaz de Fermi hétéronucléaires 2D. Nous étudions le diagramme de phase de ce système à T = 0 et nous mettons en évidence une transition de phase gaz-cristal. Nos résultats sont prometteurs en vue d'expériences futures avec le mélange 6Li-40K.Dans la seconde partie, nous proposons un nouveau type de résonance de Fano-Feshbach. Le couplage à l'origine de cette résonance est obtenu à l'aide d'un champ magnétique micro-onde.Notre méthode s'applique à n'importe quelle espèce atomique dont l'état fondamental est clivé par l'interaction hyperfine. Elle ne nécessite pas l'utilisation d'un champ magnétique statique.Nous décrivons d'abord ces résonances à l'aide d'un modèle simple à deux niveaux. Ensuite, nous les caractérisons numériquement à l'aide de notre propre programme implémentant l'approche multi-canaux des collisions atomiques. Nos résultats ouvrent des perspectives optimistes en vue de l'observation des résonances de Feshbach induites par un champ micro-onde avec les atomes alcalins bosoniques suivants : 23Na, 41K, 87Rb et 133Cs.
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Beierlein, Udo. "Propriétés de transport des bronzes monophosphatés de tungstène quasi bidimensionnels à onde de densité de charge, (PO2)4(WO3)2m (m=4,5,6)." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2000. http://www.theses.fr/2000GRE10130.
Full textAbstract:
Nous avons etudie les proprietes de transport des bronzes monophosphates de tungstene quasi bidimensionnels (po 2) 4(wo 3) 2 m, avec m=4, 5, 6. Ces composes subissent des transitions de peierls vers un etat onde de densite de charge (odc), caracterise par une modulation de la densite electronique couplee a une distorsion periodique du reseau atomique. Le parametre m dans la formule chimique est associe a l'epaisseur des feuillets conducteurs wo 6. Le compose m=5 existe sous deux structures cristallines differentes : le compose m=5 regulier, compose de couches correspondant a m=5, montre des proprietes de transport differentes de celles de la structure alternee, qui est une intercroissance reguliere de couches m=4 et m=6. Les mesures de resistivite, de magnetoresistance, de l'effet hall et du pouvoir thermoelectrique indiquent qu'une transition de peierls a lieu a t p=60 k dans la variete reguliere. La structure reguliere m=5 a des proprietes semblables aux composes voisins m=4 et m=6. Les oscillations shubnikov-de haas dans le compose m=5 a structure alternee, mesurees en fonction du champ magnetique, de son orientation et de la temperature, ont permis de determiner un grand nombre de parametres caracterisant l'etat onde de densite de charge. L'apparition de frequences d'oscillation supplementaires en champ magnetique fort a ete attribue a l'effet de la rupture magnetique. Le caractere quasi bidimensionnel de la surface de fermi donne lieu a des oscillations angulaires de la magnetoresistance (amro), observees dans plusieurs composes. Ainsi, nous avons determine la forme d'une poche sur la surface de fermi dans les composes m=6 et m=5 (alterne), respectivement. Selon le compose etudie, les temperatures de peierls peuvent diminuer ou augmenter lorsque l'on applique une pression hydrostatique. Les taux de variation dt p/dp ont ete relies aux chaines d'octaedres wo 6 dans les bronzes monophosphates de tungstene.
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Fabre, Charlotte. "Miroirs de Bragg pour ondes de matière et apport de la supersymétrie aux potentiels exponentiels." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00749622.
Full textAbstract:
Ce manuscrit est séparé en deux parties, toutes deux traitant de la diffusion d'une onde de matière guidée sur des potentiels façonnés. La première partie montre la réalisation expérimentale d'un miroir de Bragg pour ondes atomiques. Nous commençons par décrire le dispositif expérimental permettant d'obtenir des condensats de Bose-Einstein avec un piège optique dipolaire croisé. Le découplage du condensat et sa mise en mouvement dans un guide optique sont ensuite détaillés. La mise en place et la caractérisation du réseau optique sur lequel le condensat diffuse sont expliquées. Enfin, nous détaillons le processus de diffusion lui-même, et expliquons en particulier le rôle joué par l'enveloppe du réseau. Selon la profondeur du réseau, celui-ci réfléchit différentes classes de vitesses du paquet d'ondes de matière incident. Ces observations rappellent la physique à l'oeuvre dans les miroirs optiques diélectriques, encore baptisés miroirs de Bragg. Dans la deuxième partie, nous étudions la diffusion sur des potentiels de forme exponentielle. Le spectre et les états de diffusion sont obtenus exactement. Nous appliquons ensuite le formalisme de la supersymétrie appliquée à la mécanique quantique qui permet de déduire les familles de potentiels isospectraux correspondantes. De plus, nous exploitons ces solutions exactes pour tester la précision de plusieurs approximations utilisées en mécanique quantique (approximations semi-classiques et méthode variationnelle).
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Jendrzejewski, Fred. "Quantum transport of ultracold atoms in disordered potentials." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00809290.
Full textAbstract:
In this thesis we study the quantum transport of matter waves with ultracold atoms. Such ultracold atom systems provide a very good control and a high flexibility of the parameters of the systems like the interactions, its dimensionality and the external potentials. This makes them a great tool for the investigation of several fundamental concepts of condensed matter physics. We focus on the quantum transport in disordered media. It differs to classical transport by the fundamental role played by inference phenomena, which can eventually lead to the suppression of transport; known as Anderson Localization. Observing the expansion of a Bose-Einstein condensate in a strong light disorder, we show evidence for Localization of ultracold atoms in three dimensions. In the last part of this manuscript we discuss the observation of Coherent Backscattering of ultracold atoms, which is a direct signal of the role of quantum coherence in quantum transport in disordered media. We observe the time evolution of the momentum distribution of a cloud of ultra-cold atoms, launched with a narrow velocity distribution in a disordered potential. A peak emerges in the backwards direction, corresponding to the CBS signal.
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Bize-Reydellet, Laure-Hélène. "Bruit quantique électronique et photons micro-ondes." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003204.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à l'étude expérimentale du bruit quantique électronique d'un système mésoscopique. Dans une première partie, nous nous sommes intéressés au bruit de partition d'un conducteur unidimensionnel balistique : un contact ponctuel quantique (QPC). Nous avons montré que, lorsque l'un des contacts du QPC est modulé par une onde radio-fréquence, il apparaît un bruit de partition en l'absence de courant moyen à travers le conducteur. Nous avons ainsi validé la théorie de la diffusion appliquée au bruit photo-assisté, d'une part en mesurant le facteur de Fano en l'absence de tension appliquée au QPC, et d'autre part en mesurant le bruit en présence d'une tension continue et d'une irradiation micro-onde. Dans une seconde partie, nous avons testé le système de mesure d'une nouvelle expérience qui, à terme, permettra de mesurer le bruit à haute fréquence d'un conducteur mésoscopique, ainsi que la statistique des photons qu'il émet dans le circuit de mesure. Le test a consisté à réaliser des expériences de type Hanbury-Brown et Twiss (interférométrie d'intensité) avec deux types de sources de photons micro-ondes. D'abord, nous avons utilisé une source thermique incohérente (résistance macroscopique de 50 Ohms) qui présente une statistique super-poissonnienne : les fluctuations de puissance sont proportionnelles au carré de la puissance moyenne émise par la source. Puis nous avons mis en évidence la statistique poissonnienne d'une source classique monochromatique, et nous avons montré que le facteur de Fano géant mesuré est parfaitement expliqué par le bruit des chaînes d'amplification.
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Glorieux, Quentin. "ETUDE THEORIQUE ET EXPERIMENTALE DES CORRELATIONS QUANTIQUES OBTENUES PAR MELANGE A QUATRE ONDES DANS UNE VAPEUR ATOMIQUE." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00558505.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse se consacre à l'étude théorique et expérimentale de la génération de corrélations quantiques dans le régime des variables continues par mélange à 4 ondes dans une vapeur atomique. Deux approches théoriques complémentaires sont développées. D'une part, nous étudions le mélange à 4 ondes sous le point de vue de l'optique non-linéaire "classique" afin d'obtenir les équations d'évolution d'un amplificateur idéal pour un milieu de susceptibilité diélectrique chi(3). D'autre part, nous présentons un modèle microscopique à 4 niveaux en double-Lambda permettant de calculer le coefficient chi(3) pour une vapeur atomique en présence de laser, et ainsi obtenir théoriquement les spectres de bruit en intensité des grandeurs observées. La mise en oeuvre expérimentale de ce processus sur la raie D1 du rubidium 85 est ensuite détaillée. Nous présentons notamment un taux de compression sous la limite quantique standard de -9.2dB, ainsi qu'un régime original permettant la génération de corrélations quantiques sans amplification. L'ensemble de ces résultats a des applications très importantes dans le domaine de l'optique quantique multimode. Citons par exemple l'imagerie quantique ou les mémoires quantiques multimodes.
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Montambaux, Gilles. "Contribution à l'étude des conducteurs quasi-unidimensionnels sous champ magnétique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 1985. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00600617.
Full textAbstract:
Ce travail concerne les effets de champ magnétique sur le diagramme de phase des conducteurs quasi-unidimensionnels. Il s'agit de comprendre comment le champ magnétique peut détruire la phase métallique et induire une phase onde de densité de spin (ODS), comme observé expérimentalement dans les conducteurs organiques comme les sels de Bechgaard. La thèse est divisée en deux parties Le couplage Zeeman à un gaz d'électrons unidimensionnel gèle certains processus d'interaction et par conséquent modifie les fluctuations unidimensionnelles. L'évolution des différentes L'instabilités du gaz d'électrons (onde de densité de spin ou de charge, supraconductivité singulet ou triplet) est obtenue en fonction du champ magnétique et du potentiel chimique. Ce dernier a sur les degrés de libertés de charge au voisinage du demi-remplissage, le même effet que le champ magnétique sur les degrés de libertés de spin. Pour le gaz d'électrons quasi-1D, la formation d'une phase ODS dépend à la fois de la géométrie de la surface de Fermi (le " nesting ") et de la quantification des orbites induite pas le champ magnétique). Ce double mécanisme, baptisé le " nesting quantifié " a les conséquences suivantes : * Une série de transitions de phase quantiques du premier ordre entre des sous-phases ODS apparaît lorsque le champ augmente. * Chaque sous-phase est indexée par un nombre quantique n, qui correspond à n niveaux de Landau complètement remplis. * L'effet Hall est quantifié dans chaque sous-phase. * Cette théorie décrit pratiquement tous les phénomènes observés dans les phases induites par le champ dans les sels de Bechgaard.
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Gouzien, Élie. "Optique quantique multimode pour le traitement de l'information quantique." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019AZUR4110.
Full textAbstract:
Cette thèse étudie l’optique quantique multimode, aussi bien du point de vue de la génération que celui de la détection. Elle s’articule autour de trois volets. Nous étudions la génération de lumière comprimée multimode dans une cavité. Pour cela nous considérons la forme la plus générale de hamiltonien quadratique, permettant entre autres de décrire l’utilisation de plusieurs pompes dans un matériau effectuant du mélange à quatre ondes. Une approche combinant fonctions de Green et décompositions de matrices symplectiques est décrite. Cette théorie générique est appliquée à des cas particuliers. Dans un premier temps, des exemples en basse dimension sont donnés. Ensuite, une configuration d’oscillateur paramétrique optique pompé de manière synchrone (SPOPO) est décrite et étudiée ; les résultats obtenus montrent que ce système a un comportement très différent de celui du SPOPO utilisant une non-linéarité d’ordre 2. Ces travaux ouvrent la voie à la réalisation de peignes de fréquences quantiques avec des micro-résonateurs en anneau gravés sur silicium. Un autre problème examiné est celui de prendre en compte l’information temporelle obtenue lors du clic d’un détecteur de photon unique. Pour cela nous utilisons un formalisme multimodal temporel afin d’expliciter les opérateurs décrivant la mesure. Les principaux défauts des détecteurs réels, dont la gigue temporelle, l’efficacité finie et les coups d’obscurité sont pris en compte. L’utilisation des opérateurs est illustrée par la description d’expériences usuelles de l’optique quantique. Enfin, on montre que la lecture du temps de clic du détecteur permet d’améliorer la qualité de l’état généré par une source de photons annoncés. En troisième partie nous présentons un schéma de génération d’intrication hybride entre variables continues et discrètes, pour laquelle la partie discrète est encodée temporellement. Ce schéma est analysé en détail vis-à-vis de sa résistance aux imperfections expérimentalesThis thesis studies multimode quantum optics, from generation to detection of light. It focuses on three main parts. Multimode squeezed states generation within cavity is studied. More specifically, we take into account general quadratic Hamiltonian, which allows describing experiments involving arbitrary number of modes and pumps within a medium performing four-wave mixing. We describe a generic approach combining Green functions and symplectic matrix decomposition. This general theory is illustrated on specific cases. First, low-dimensional examples are given. Then, a synchronously pumped optical parametric oscillator (SPOPO) is described and studied; it shows a very distinct behavior from that of the SPOPO using second order non-linearity. This work opens way to the realization of quantum frequency combs with ring micro-resonators engraved on silicon. Single-photon detectors are described taking into account temporal degrees of freedom. We give positive-valued measurement operators describing such detectors including realistic imperfections such as timing-jitter, finite efficiency and dark counts. Use of those operators is illustrated on common quantum optics experiments. Finally, we show how time-resolved measurement allows improving the quality of state generated by single-photon heralded source. In the third part we propose a protocol for generating a hybrid state entangling continuous and discrete variables parts, for which the discrete part is time-bin encoded. This scheme is aanalysed in detail with respect to its resilience to experimental imperfections
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Meplan, Olivier. "Ondes et particules dans le modèle de l'accélérateur de Fermi : simulation numérique." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1996. http://www.theses.fr/1996GRE10016.
Full textAbstract:
Cette these aborde d'un point de vue numerique l'etude de la dynamique quantique de l'accelerateur de fermi qui presente classiquement du chaos: il s'agit d'une particule dans une boite a une dimension dont l'une des parois oscille. Nous etudions d'abord la mecanique classique: nous montrons que le temps du choc d'une particule sur une paroi mobile et l'energie de la particule dans le referentiel de la paroi sont des variables conjuguees et que les sections de poincare dans ces variables sont plus lisibles que les sections stroboscopiques usuelles. Ensuite, la dynamique quantique de ce systeme est etudiee au moyen de deux methodes numeriques: la premiere est une generalisation de la methode kkr dans l'espace-temps ; il suffit de resoudre une equation integrable sur le bord d'un billard espace-temps. La seconde methode est plus rapide et consiste en une succession de propagations libres et de pulses de potentiel. Ceci nous permet de calculer les etats de floquet que nous pouvons d'une part comparer a la dynamique classique grace aux distributions de husimi et d'autre part etudier en fonctions des parametres du systeme. Cette etude nous permet d'illustrer tres clairement certains phenomenes comme la localisation spatiale d'un paquet d'ondes dans un puits vibrant ou l'effet tunnel. Dans le regime adiabatique, nous donnons une formule pour les quasi-energies qui fait apparaitre notamment un terme de phase independant de l'etat (phase adiabatique). Dans ce regime, il existe des situations particuliere ou le spectre de quasi-energies presente une quasi-degenerescence totale. Alors l'energie d'un paquet d'ondes peut croitre de facon significative. Ce phenomene de resonance est tout a fait inattendu pour des oscillations lisses du mur vibrant. La troisieme partie traite de l'evolution d'une onde classique dans l'accelerateur de fermi. Grace a la methode kkr generalisee, nous mettons en evidence un phenomene quelque peu surprenant: dans la plupart des cas (pourvu que le mouvement du mur soit periodique) une onde se localise exponentiellement dans le puits et son energie augmente de facon exponentielle
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Romanelli, Marco. "Mélange à quatre ondes de polaritonsss dans des microcavités semi-conductrices." Paris 6, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011935.
Full text
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AZARIA, PATRICK. "Systemes frustres." Paris 6, 1988. http://www.theses.fr/1988PA066641.
Full textAbstract:
Etude de l'ordre magnetique et des transitions de phase dans les systemes de spins frustres. Une attention particuliere est donnee au phenomene de reentrance, au probleme du champ aleatoire et aux excitations elementaires lorsque les spins sont quantiques
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Gutlé, Claudine. "Espaces orbitalaires et théorie de la fonctionnelle de la densité : éléments pour le développement d' une approche de la chimie quantique basée sur le théorème de Hohenberg et Kohn ainsi que sur l' équation de Schrödinger, et qui conduit à des résultats exacts en suivant une systématique gouvernée par l' espace orbitalaire." Paris 7, 2003. http://www.theses.fr/2003PA077160.
Full text
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Blanchet, Florian. "Photonique Josephson : génération & amplification micro-ondes en régime quantique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAY078/document.
Full textAbstract:
La photonique Josephson est un domaine récent de la physique à la croisée entre l’électrodynamique quantique en circuit et le blocage de Coulomb dynamique. Elle explique et étudie la possibilité pour une paire de Cooper de traverser une jonction Josephson polarisée en tension par effet tunnel inélastique, en dissipant la différence de potentiel électrique aux bornes de la jonction sous forme de photons émis dans l’environnement électromagnétique de la jonction.Cette thèse s’arrête sur deux aspects de la photonique Josephson:• La possibilité de contrôler la statistique des photons émis dans l’environnement, en particulier Générer des photons non-classiques;• La possibilité de stimuler l’émission de photons, ce qui permet d’Amplifier avec un bruit ajouté à la limite quantique.Pour fonctionner ces dispositifs ne demandent qu’une simple tension continue servant à polariser la jonction Josephson. A terme ces dispositifs pourraient simplifier certaines mesures quantiques en remplaçant avantageusement des dispositifs micro-ondes existants plus difficiles à utiliser.Nous avons étudié nos dispositifs avec deux théories, la théorie P(E) et celle liant les flux de photons entrant et sortant, pour en tirer les caractéristiques de fonctionnement de nos dispositifs : taux d’émission, gain, bruit, bande passante, point de compression. Les dispositifs expérimentaux mesurés sont réalisés en nitrure de niobium en créant un environnement électromagnétique répondant à nos besoins. La possibilité de contrôler les processus photoniques que l’on veut en réalisant l’environnement électromagnétique adapté laisse la porte ouverte à de futures dispositifs : divers sources non-classiques, amplificateurs large bande, détecteurs de photonsThe recent field of Josephson photonics is about the interplay between circuit quantum electrodynamic and dynamical Coulomb blockade. It explains and studies the ability of a Cooper pair to inelasticity tunnel through a DC-biased Josephson junction by dissipating the Cooper pair energy in the electromagnetic environment of the junction in the form of photons.This thesis focuses on two aspects of the Josephson photonics:• Control over the statistics of the emitted photons with focus on Generation of non-classical photons;• Stimulated emission of photons leading to Amplification with added noise at the quantumlimit.These devices are powered with a simple DC voltage used to biased the Josephson junction. Such devices can be a new solution in a frequencies range where only few simple alternative solutions are now available.We have studied our devices with two theories, P-theory and input output theory, to derive working characteristics of our devices : Photon rate, gain, noise, bandwidth, compression point. The measured samples are made of niobium nitride and the electromagnetic environment of the junction is engineered to fulfil our needs. The possibility to select the photonic processes at will by engineering the electromagnetic environment permits to imagine further devices: other types of sources, wideband amplifiers, photon detectors
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Zakka, Bajjani Eva. "Bruit de grenaille quantique électronique et statistique de photons micro-ondes." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00495429.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à l'étude expérimentale du bruit quantique électronique d'un système mésoscopique. Dans une première partie, nous nous sommes intéressés au bruit de partition haute fréquence d'un conducteur unidimensionnel balistique : un contact ponctuel quantique (QPC). Nous avons mesuré, via la puissance de bruit transmise dans notre circuit de détection, la densité spectrale de bruit à fréquence f, où f varie entre 4 et 8GHz, en fonction de la tension de polarisation V appliquée au QPC. Nous avons mis en évidence sa singularité en V = hf=e. Nous avons également étudié sa dépendance en fonction de la transmission du QPC, et avons ainsi éprouvé, en limitant le nombre de paramètres ajustables, la théorie de la diffusion appliquée au bruit haute fréquence d'un conducteur sans interactions. Dans une seconde partie, nous avons réalisé une expérience de type Hanbury-Brown et Twiss (interf érométrie d'intensité) permettant de sonder la statistique des photons émis, dans le circuit de mesure, par le bruit de grenaille d'une jonction tunnel de faible résistance. Nous avons montré que les uctuations de courant de ce conducteur à grand nombre de canaux de conduction, produisent un rayonnement chaotique : la statistique de la population de photons de fréquence f est superpoissonnienne, ce qui se traduit par des uctuations de puissance proportionnelles au carré de la puissance moyenne émise par la source. A terme, le montage expérimental est destiné à l'étude du rayonnement émis par le bruit de grenaille d'un QPC, qui pourrait, selon de récentes prédictions théoriques, être de nature non classique (statistique sous-poissonnienne).
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Hagenmuller, David. "Electrodynamique quantique en cavité d'un système d'électrons bidimensionnel sous champ magnétique." Paris 7, 2012. http://www.theses.fr/2012PA077263.
Full textAbstract:
Dans ce manuscrit de thèse, nous nous intéressons au couplage entre le champ électromagnétique quantifi au sein d'un résonateur optique et la transition cyclotron d'un gaz d'électrons bidimensionnel soumis à un champ magnétique perpendiculaire. Nous montrons que ce système peut atteindre un régime de couplage ultrafort inédit, dans lequel la fréquence de Rabi du vide (quantifiant l'intensité de l'interaction lumière-matière) devient comparable ou plus grande que la fréquence de la transition cyclotron pour des facteurs de remplissage suffisamment élevés. Nos prédictions théoriques ont alors donné lieu à une vérification expérimentale spectaculaire. En outre, nous avons généralisé la théorie au cas du graphène dont les excitations de basse énergie sont convenablement décrites par un hamiltonien de Dirac sans masse. Nous montrons que si le couplage ultrafort peut également être atteint dans ce cas, des différences qualitatives importantes apparaissent par rapport au cas des fermions massifs du semiconducteurIn this thesis manuscript, we present a theory describing the coupling between the quantized electromagnetic field of a cavity resonator and the cyclotron transition between Landau levels in a two¬dimensional electron gas in presence of a perpendicular magnetic field. We show that such a system can reach an unprecedented ultrastrong coupling regime, where the vacuum Rabi frequency (quantifying the strength of the light-matter interaction) can be comparable or bigger than the cyclotron transition frequency for large enough filling factor. Our theoretical predictions have been demonstrated by spectacular experimental results. Moreover, we have generalized the theory to the case of graphene, whose low-energy excitations are described by a massless Dirac Hamiltonian. We show that the ultrastrong coupling can be also achieved for graphene, leading to strong qualitative differences with respect te the case of massive fermions in a semiconductor
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Hess, Christoph. "Propriétés de transport des bronzes oxygénés quasi-bidimensionnels à ondes de densité de charge, (PO2)4(WO3)2m(m=4 à 14)." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10117.
Full textAbstract:
Nous avons etudie les proprietes de transport des bronzes quasi-bidimensionnels (po#2)#4(wo#3)#2#m (m=4 a 14). Ces composes subissent des transitions de peierls vers un etat a onde de densite de charge (odc) constituee d'une modulation de la densite electronique couplee a une distorsion periodique du reseau. Le parametre m est associe a l'epaisseur des feuillets conducteurs wo#6. Avec un nombre d'electrons de conduction constant par maille primitive, on peut etudier l'influence de la variation de la densite electronique et du caractere bidimensionnel sur les instabilites de peierls. Les mesures de magnetotransport dans les composes m=4 et m=6 ont ete interpretees a l'aide d'un modele a deux bandes indiquant que la surface de fermi (sf) dans l'etat odc est plus petite dans le compose m=6 que dans m=4. La destruction de la sf semble etre plus complete dans m=6 probablement par suite d'un caractere bidimensionnel plus accentue. Nous avons caracterise le compose m=5 par des mesures de proprietes de transport. Des oscillations quantiques de grande amplitude ont ete observees a basse temperature (t0. 3k) et sous fort champ magnetique (b27t). Leur analyse indique que la sf dans l'etat odc est quasicylindrique d'une taille superieure a celle des composes m=4 et 6. L'apparition de nouvelles frequences d'oscillation sous fort champ (b>18t) pourrait etre liee a un effet de rupture magnetique. Des etudes sur le compose m=7 ont conduit a la mise en evidence d'un etat supraconducteur a t#c=0. 3k. Le comportement galvanomagnetique de m=7 et m=8 a ete interprete dans le cadre d'un modele d'interferences quantiques, associe un desordre cristallin important dans la plupart des echantillons a grand m. Nous anvons compare les proprietes physiques a travers la serie : l'augmentation considerable des temperatures de transition de peierls et de la resistivite electrique en fonction de m a ete attribuee a un renforcement des correlations electroniques et du couplage electron-phonon.
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Bahr, Stefan. "Dynamique Quantique des Nanoaimants Moléculaires." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00338458.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur la dynamique quantique des aimants moléculaires Fe8 et Mn6. Dans nos expériences nous utilisons des micro-sondes à effet Hall pour la mesure de la dynamique de l'aimantation. Ces sondes ont un domaine de fonctionnement très large en température et en champ magnétique et elles permettent d'avoir une résolution temporelle de la dynamique de l'aimantation bien inférieure à la microseconde.La première partie présente des mesures d'aimantation résolues en temps de l'aimant moléculaire Fe8. Nous présentons plusieurs expériences indépendantes, qui mettent en évidence les différents couplages entre les spins et qui permettent d'observer la dynamique quantique des spins moléculaires. Les études de la dynamique de l'aimantation nous donne un accès direct au processus de relaxation de spin, en particulier ces études nous permettent d'étudier l'interaction entre spins et phonons. Dans ce contexte nous avons développé une technique « pompe-sonde » avec deux impulsions de micro-ondes décalées en temps pour étudier la dynamique très rapide des spins.
La deuxième partie concerne les mesures d'aimantation de l'aimant moléculaire Mn6 par magnétométrie Hall. De nombreuses mesures dans différents régimes en température et en champ magnétique nous permettent de caractériser les propriétés magnétiques de la molécule. Finalement, des simulations numériques qui s'appuient sur un modèle dimérique de la molécule (en présence des termes d'interaction par échange symétriques et antisymétriques) nous permettent d'expliquer théoriquement les transitions par effet tunnel.