Physique Mésoscopique

L’activité de l’équipe couvre différents aspects du transport quantique dynamique allant de l’optique quantique électronique à l’électrodynamique quantique en cavité en passant par l’électronique des Fermions de Dirac, la matière topologique et la photonique quantique microonde. Elle étudie des systèmes modèles comme les nanotubes de carbone, le graphène, les canaux de bord de l’effet Hall quantique dans les hétérostructures de semiconducteurs, ou les isolants topologiques. Les dispositifs sont réalisés la plupart du temps au laboratoire par des techniques de nanofabrication en salle blanche. Ils sont caractérisés par des mesures de transport et de bruit en régime quantique dans la gamme micro-ondes. Les quatre thèmes majeurs de l’équipe sont décrits ci-dessous.

Notre équipe étudie la dynamique électronique dans les hétéro-structures graphène/BN de haute mobilité par des expériences de transport et de bruit micro-ondes. Elle s’intéresse aux effets d’interaction des fermions de Dirac dans les régimes d’optique électronique et de plasmonique, ainsi qu’au couplage à la lumière et aux phonon-polaritons des isolants de van der Waals. Au delà du graphène, l’approche est appliquée aux hétéro-structures de semiconducteurs et isolants topologiques de van der Waals.

Notre équipe étudie des couches bidimensionnelles d’électrons à haute mobilité ( AsAlGa/AsGa). D’une part, la dynamique de conducteurs cohérents : comment sont modifiées les lois de Kirchhoff quantiques à haute fréquence ? Quel est le temps de relaxation du circuit RC quantiquement cohérent ? Quelle est l’inductance quantique élémentaire associée à un mode quantique ? D’autre part, la manipulation d’électrons uniques : en analogie avec l’optique quantique, peut-on réaliser une source d’électrons uniques cohérente, réaliser l’intrication de deux électrons et l’exploiter sous forme de qubits volants ?

Notre équipe étudie la statistique fractionnaire des anyons par l’intermédiaire de collisionneurs anyoniques, dans lesquels deux faisceaux d’anyons sont générés à l’entrée d’un séparateur de faisceau. Jusqu’à présent, nous nous sommes concentrés sur les anyons abéliens, pour lesquels la phase accumulée associée à l’échange de deux particules peut prendre des valeurs arbitraires entre 0 (cas bosonique) et π (cas fermionique). Nous utilisons des hétérostructures de GaAs/AlGaAs de haute mobilité sous fort champ magnétique pour atteindre le régime de l’effet Hall quantique fractionnaire dont les excitations élémentaires sont les anyons. En envoyant des excitations anyoniques vers une lame séparatrice et en mesurant les corrélations entre les courants électriques en sortie, nous sommes en mesure d’observer la tendance qu’ont les anyons à se grouper à la sortie du séparateur, ce qui nous fournit des informations sur leur statistique fractionnaire.

Notre équipe étudie des gaz d’électrons bidimensionnels à haute mobilité ( AsAlGa/AsGa) afin de réaliser des résonateurs magnéto-plasmoniques dans des structures à effet Hall quantique. L’étude de tels résonateurs permet de mieux comprendre les propriétés de l’effet Hall quantique (entier et fractionnaire) par l’étude de l’absorbtion micro-onde. L’un des intérêts de ce type de système est la possibilité d’y réaliser des interféromètres qui pourraient nous permettre d’étudier les propriétés statistiques des quasiparticules fractionnaires et en particulier de mettre en évidence leur statistique anyonique non-abélienne.

Notre équipe étudie théoriquement la dynamique quantique et hors-équilibre des skyrmions avec une attention particulière portée au développement de stratégies pour réaliser un nouveau design de qubit macroscopique basé sur les skyrmions magnétiques. En particulier, notre but est de comprendre les mécanismes microscopiques à l’origine du bruit, concevoir des méthodes de contrôle des sources de décohérence basées sur l’ingénierie spectrale, étudier les interactions cohérentes des qubits à skyrmions avec d’autres modules quantiques et parvenir à un couplage contrôlable à longue distance des qubits.

• Les pages web personnelles des membres de l’équipe sont accessibles sur l’annuaire.
  

• Offre de stage M2 StageM2-Anyon Statistics in quantum Hall conductors
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