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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-21-0373

DOMAINE DE RECHERCHE
Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique / Défis technologiques
INTITULÉ DU SUJET Français English

Expérience d’interférométrie de type "Hong-Ou-Mandel" dans le graphène

RÉSUMÉ DU SUJET

Historiquement, l’expérience d’interférométrie de type "Hong-Ou-Mandel" a été réalisée afin d’obtenir des informations dans le domaine temporel des paquets d’onde du photon : une manière directe pour mesurer la largeur temporelle des paquets d’onde du photon. L’absence de détecteurs quadratiques pour mesurer l’autocorrélation en temps pour des niveaux de signaux aussi faibles a amené Hong, Ou et Mandel à considérer la cohérence du deuxième ordre g_2 (tau)=|Psi(x)¦Psi(x-tau)|^2 en faisant collisionner des photons émis par conversion paramétrique basse sur une lame séparatrice.

L’interférence entre deux particules indiscernables a comme conséquence que le recouvrement des paquets d’onde dépendra de la statistique des particules détectées. Après N_0 expériences, les fluctuations du nombre de particules sont données par Delta_N^2~(1±|Psi(x)¦Psi(x-v_F tau)|^2), avec un signe positif pour les bosons, négatif pour les fermions, tau étant la différence temporelle entre particules et v_F leur vitesse. Pour des états quantiques qui ne se recouvrent pas à large tau, on retrouve les fluctuations de deux particules indépendamment partitionnées. Pour tau nul (recouvrement total), la statistique bosonique double le bruit alors que la statistique fermionique l’annule. L’expérience Hong ou Mandel est maintenant un standard en optique quantique. La mise au point de lame séparatrices électroniques dans l’AsGa/AlGaAs combinée à l’utilisation de source d.c. et a.c. a permis de réaliser l’expérience Hong Ou Mandel avec des électrons [1,2].

Récemment, nous avons montré qu’il était possible de réaliser des lames séparatrices dans le graphène et d’obtenir un interféromètre de Mach Zehnder avec une visibilité record de 80% [3]. Sur le même principe, nous proposons une géométrie originale du type Hong Ou Mandel pour sonder pour la première fois la statistique des fermions dans le graphène.

Lors de ce stage, l’étudiant rejoindra une expérience en cours. En parallèle des calculs théoriques seront menés ainsi que des simulations numériques de collision d’électrons dans le graphène.

Ce sujet de thèse s’inscrit dans le cadre d’un projet financé par l’ERC starting grant COHEGRPAH (2016).

[1] J. Dubois, T. Jullien, F. Portier, P. Roche, A. Cavanna, Y. Jin, W. Wegscheider, P. Roulleau, & D. C.Glattli , Nature 502, 659-663 (2013)

[2] E. Bocquillon et al., Science 339, 1054 (2013)

[3] Coherent manipulation of the valley in graphene, M. Jo, P. Brasseur, A. Assouline, W. Dumnernpanich, P. Roche, D.C. Glattli, N. Kumada, F.D. Parmentier, and P. Roulleau, soumis (https://arxiv.org/abs/2011.04958(2020))

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

Master Physique Quantique

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut rayonnement et matière de Saclay
Service de Physique de l’Etat Condensé
Groupe Nano-Electronique
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2021
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Preden Roulleau  

CEA
DRF/IRAMIS/SPEC/GNE
SPEC/IRAMIS/DSM
CEA/Saclay
91191 Gif sur Yvette Cédex

Téléphone : +33 1 69 08 73 11

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
DIRECTEUR DE THÈSE

Patrice ROCHE

CEA
DRF/IRAMIS/SPEC/GNE
SPEC/IRAMIS/DSM
CEA/Saclay
91191 Gif sur Yvette Cédex