Thèse Etude Expérimentale de Modèles de Spins Quantiques à l'Aide de Grandes Matrices d'Atomes de Rydberg H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique École doctorale : Ondes et Matière Laboratoire de recherche : Laboratoire Charles Fabry Direction de la thèse : Thierry LAHAYE ORCID 0000000222609859 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-04-30T23:59:59 Au cours des 15 dernières années, notre groupe a été l'un des pionniers dans l'utilisation de réseaux de pinces optiques atomiques pour l'étude de la physique quantique à N corps. Les atomes sont piégés dans des pinces optiques disposées selon des géométries contrôlables, presque arbitraires, et on les fait interagir en les excitant vers des états très excités appelés niveaux de Rydberg. Grâce à cette plateforme, nous avons, ces dernières années, réalisé toute une série d'expériences [1-5] exploitant les interactions entre des atomes dans deux états de Rydberg, et étudié le modèle XY dipolaire, l'un des modèles de spins utilisés pour décrire le magnétisme quantique. Plus récemment, nous avons élargi les types de Hamiltoniens que nous pouvons explorer afin d'inclure des situations rencontrées en physique de la matière condensée, notamment dans l'étude des aimants dopés, en utilisant désormais trois niveaux de Rydberg différents pour mettre en oeuvre un modèle t-J [6].

Cependant, dans ces expériences, nous étions limités à des systèmes de 200 atomes au maximum, en raison des contraintes techniques de notre dispositif expérimental vieillissant, dont la construction a débuté en 2011. C'est pourquoi notre équipe a entrepris la construction d'un nouvel appareil expérimental de dernière génération à la fin de l'année 2023 ; cette nouvelle installation est désormais opérationnelle et nous permet de créer de manière routinière des réseaux sans défaut de 600 atomes. Dans ce dispositif, nous poursuivrons l'étude des modèles de spins quantiques XY et t-J, avec des fidélités accrues dans la manipulation des états quantiques à plusieurs corps. Le projet de thèse consiste à étudier l'ajout de nouvelles capacités techniques au montage expérimental, ainsi qu'à explorer les modèles de spins quantiques dans ces grands réseaux d'atomes de Rydberg. Au cours des 15 dernières années, notre groupe a été l'un des pionniers dans l'utilisation de réseaux de pinces optiques atomiques pour l'étude de la physique quantique à N corps. Les atomes sont piégés dans des pinces optiques disposées selon des géométries contrôlables, presque arbitraires, et on les fait interagir en les excitant vers des états très excités appelés niveaux de Rydberg. Grâce à cette plateforme, nous avons, ces dernières années, réalisé toute une série d'expériences [1-5] exploitant les interactions entre des atomes dans deux états de Rydberg, et étudié le modèle XY dipolaire, l'un des modèles de spins utilisés pour décrire le magnétisme quantique. Plus récemment, nous avons élargi les types de Hamiltoniens que nous pouvons explorer afin d'inclure des situations rencontrées en physique de la matière condensée, notamment dans l'étude des aimants dopés, en utilisant désormais trois niveaux de Rydberg différents pour mettre en oeuvre un modèle t-J [6]. Le projet de thèse consiste à étudier l'ajout de nouvelles capacités techniques au montage expérimental, ainsi qu'à explorer les modèles de spins quantiques dans ces grands réseaux d'atomes de Rydberg.

Solide formation en physique quantique ; expérience en laboratoire (optique, lasers, contrôle d'instruments..).