Fluctuations quantiques du courant électrique & Simulateurs pour l’étude de nouvelles phases quantiques de la lumière - Laboratoire de Physique des Solides d'Orsay Accéder directement au contenu
Hdr Année : 2019

Quantum Fluctuations in Electrical Current & New Quantum Quantum Phases of light

Fluctuations quantiques du courant électrique & Simulateurs pour l’étude de nouvelles phases quantiques de la lumière

Julien Gabelli

Résumé

Une grande partie de mon activité de recherche est dédiée à l’étude des fluctuations quantiques des signaux électriques. Après avoir largement étudié la statistique du transfert de charge dans les conducteurs quantiques(dynamique du bruit quantique, troisième moment des fluctuations quantiques du courant, comptage de charges...), j’ai travaillé ces dernières années à la réalisation d’une source contrôlée d’excitations électroniques élémentaires. Mes travaux dans ce domaine, portant plus particulièrement sur le contrôle dynamique du courant tunnel, ont donné lieu à des publications tant expérimentales que théoriques. L’ensemble des résultats que je présenterai sur ce sujet ont été obtenus dans le régime quantique i.e. le régime pour lequel la fréquence n de mesure des fluctuations de courant ou de contrôle du transfert de charge est supérieure à l’énergie thermique (hk >> kBT). Cela a pu être réalisé grâce à des techniques expérimentales que je maîtrise depuis ma thèse mêlant très basse température (T ~10 mK) et mesures électriques à très haute fréquence (f~10 GHz). Dans ce régime, les fluctuations de courant générées par le transfert de charges sont souvent interprétées comme une émission de photons à la même fréquence. Il est alors possible de « transférer» les corrélations quantiques du courant traversant un conducteur aux photons qu’il émet et on parle d’optique quantique micro-onde. Si de telles corrélations ont été mises en évidence dans le domaine micro-onde, aucune expérience n’a été réalisée dans le domaine optique en raison de la différence entre les échelles d’énergies habituellement mises en jeu dans le transport électronique (~meV) et l’optique (~eV). Cependant, pour un conducteur quantique aussi simple que la jonction tunnel, cette barrière entre échelles d’énergies peut être contournée. Je montrerai comment j’ai développé au sein de l’équipe NS2 des expériences originales alliant mesures électriques et mesures optiques. En parallèle de l’étude des fluctuations quantiques du courant, je développe avec Jérôme Estève une nouvelle thématique : l’étude de nouvelles phases quantiques de la lumière basée sur la réalisation d’un simulateur quantique à base de résonateurs supraconducteurs et de jonctions Josephson. Cette activité, à la frontière de la physique du solide et de la physique atomique, est née de la volonté que Jérôme et moi avions de développer une expérience en mettant en commun nos compétences. Nous travaillons maintenant ensemble depuis deux ans.
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Dates et versions

tel-02314046 , version 1 (11-10-2019)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02314046 , version 1

Citer

Julien Gabelli. Fluctuations quantiques du courant électrique & Simulateurs pour l’étude de nouvelles phases quantiques de la lumière. Systèmes mésoscopiques et effet Hall quantique [cond-mat.mes-hall]. Université Paris Sud, 2019. ⟨tel-02314046⟩
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