Thèse Squeezing Dépendant de la Fréquence pour le Futur Détecteur d'Ondes Gravitationnelles Einstein Telescope H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique École doctorale : Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Image, Cosmos et Simulation Laboratoire de recherche : Laboratoire de Physique des deux Infinis Irène Joliot-Curie Direction de la thèse : Angélique LARTAUX ORCID 000000031714365X Début de la thèse : 2026-11-01 Date limite de candidature : 2026-05-08T23:59:59 Le futur détecteur d'ondes gravitationnelles (OG) Einstein Telescope (ET) a parmi ses objectifs d'élargir l'horizon des fusions de systèmes binaires d'objets compacts à la majeure partie de l'Univers observable. Pour atteindre cet horizon, les techniques de squeezing du vide développées dans les détecteurs actuels seront employées pour réduire le bruit quantique. Des cavités kilométriques seront nécessaires pour obtenir un squeezing dépendant de la fréquence avec les propriétés adéquates. Afin d'adapter ces propriétés tout au long des 50 ans d'exploitation d'ET, nous proposons pour ces cavités une géométrie linéaire à 3 miroirs. L'objectif de cette thèse est de développer et caractériser un prototype suspendu de 50 m de longueur de ce type de cavité et de démontrer notre capacité à contrôler ces cavités au niveau requis de précision. Les résultats cette thèse sur cette infrastructure unique (la plus proche possible des décteurs d'OG) auront un impact sur le design d'ET.
Depuis la première détection des ondes gravitationnelles il y a dix ans, des centaines de coa-
lescences de système binaires d'objets compacts ont été observées. Mieux encore, l'obser-
vation de la fusion de deux étoiles à neutrons en 2017 et l'observation optique associée ont
ouvert la voie à un nouveau domaine de l'astronomie.
La prochaine génération de détecteurs d'ondes gravitationnelles, tel Einstein Telescope, aura
pour objectif d'atteindre la majeure partie de l'Univers observable pour les coalescences de
systèmes binaires d'objets compacts. Pour atteindre cet objectif, Einstein Telescope devra
être dix fois plus sensible que les détecteurs d'ondes gravitationnelles de la génération ac-
tuelle et encore plus performant pour les fréquences inférieures à quelques dizaines de Hz.
La partie basse fréquence est cruciale, car c'est là que la majeure partie du rapport si-
gnal/bruit est captée pour de nombreuses sources d'ondes gravitationnelles ciblées, en par-
ticulier à mesure que l'on observe loin dans l'Univers en raison du décalage vers le rouge des
signaux. En outre, l'extension de la sensibilité aux basses fréquences permet d'alerter rapi-
dement et de localiser les étoiles à neutrons qui fusionnent. Einstein Telescope commencera
à observer à la fin des années 2030, avec des phases de mise à niveau au cours des décen-
nies suivantes. Le bruit quantique sera l'un des principaux bruits limitant Einstein Telescope. Par consé-
quent, le contrôle et la réduction de ce bruit à l'aide d'états comprimés de la lumière (squee-
zing) dépendant de la fréquence constitueront un défi majeur pour Einstein Telescope. De
tels états de la lumière nécessitent l'utilisation de cavités optiques suspendues de longueur
kilométrique, appelées cavités de filtrage. De plus, les paramètres de ces cavités doivent
pouvoir être ajustés pour suivre les changements dans l'implémentation du détecteur d'ondes
gravitationnelles. L'objectif de la thèse sera en particulier de développer, caractériser et
contrôler une cavité à finesse variable pour faire face au réglage in situ nécessaire et/ou ré-
duire la longueur nécessaire des cavités en utilisant une cavité linéaire à trois miroirs au lieu
d'une cavité à deux miroirs.
Les résultats de la thèse de doctorat auront un impact sur la conception des cavités de fil-
trage de squeezing pour Einstein Telescope et le doctorant/la doctorante sera membre du
groupe de travail Squeezing de la collaboration Einstein Telescope.

Le candidat devra avoir un M2 en phyique ou équivalent. Le coeur du projet est pricipalement axé sur des activités d'optique expérimentale, ainsi que de modélisation optique et quantique. Le candidat devra avoir un profil et des attirances pour ces disciplines et avoir suivi des cours d'optique comme la physique des lasers, l'optique géométrique et mécanique quantique. Des notions en optique quantique et en contrôle seront appréciées.