Thèse Etude d'États Atomiques Non Gaussiens H/F - 75

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique
École doctorale : Ondes et Matière
Laboratoire de recherche : Laboratoire Charles Fabry
Direction de la thèse : Denis BOIRON ORCID 0000000227195931
Début de la thèse : 2026-11-02
Date limite de candidature : 2026-04-30T23:59:59

Les gaz quantiques sont une plateforme reconnue en simulation quantique. Notre équipe en particulier a développé des compétences dans la mesure/étude de fonction de corrélation à plusieurs corps grâce à un détecteur performant de particules uniques. En 2025, nous avons étudié la génération de paires de quasi-particules créées par excitation paramétrique d'un condensat de Bose-Einstein [Gondret1, Gondret2, Gondret3] qui faisait suite à une étude préliminaire en 2012 [Jaskula2012]. Nous avons montré dans cette série d'articles que l'état généré était intriqué et compatible avec un état gaussien à deux modes, mais que cela n'était plus vrai si l'excitation était plus forte.
C'est ce dernier aspect qui fait l'objet de cette thèse. Alors qu'à faible excitation seuls deux modes étaient peuplés, nous avons observé de façon préliminaire la population de deux autres modes ainsi que la corrélation entre les 4 modes. Une étude numérique préliminaire indique que ces modes ne peuvent être peuplés que si la physique en jeu est au-delà de l'approximation de Bogoliubov utilisée dans la quasi-totalité des études en gaz quantiques pour le moment. Nous étudierons numériquement et expérimentalement les propriétés de cet état.
Pour une excitation longue/forte, on s'attend aussi à une thermalisation c'est-à-dire une interaction entre un grand nombres de mode ou/et une cascade vers un nombre de modes bien défini. Nous utiliserons les premiers résultats pour comprendre et caractériser ce processus.

Les états non classiques générés habituellement (facilement) sont gaussiens. Dans le contexte des gaz quantiques, cela correspond à une physique décrite en faisant l'approximation de Bogoliubov sur le Hamiltonien. Ces processus sont bien compris théoriquement et des protocoles expérimentaux ont été mis en place pour observer les états générés. Il s'agit maintenant d'aller un cran plus loin théoriquement et expérimentalement. Dans les deux cas, très peu d'études existent actuellement.

Etudier la production d'états non gaussiens
Etudier la thermalisation de quasi-particules

Le protocole utilisé dans [Gondret2] sera réutilisé au moins comme point de départ car nous avons déjà observé la création de modes supplémentaires. Les outils de diagnostique seront renforcés avec la mesure de fonction de corrélation d'ordres supérieurs à deux ainsi que leur version connectée [Chalopin2026] pour démontrer la production d'états non gaussiens.