Transport quantique dans les réseaux optiques modulés en temps. – (Julien Hébraud / LPT / Thèse). – 10/06/2025, 14H

Soutenance de thèse

Julien Hébraud, LPT, Salle de conférence, Bat. 3R4

Composition du Jury

• Bertrand GEORGEOT (Toulouse)
• Gabriel LEMARIÉ (Singapour et Toulouse)
• Mathias ALBERT (Nice)
• Serguey SKIPETROV (Grenoble)
• Nathalie GUIHERY (Toulouse)
• Radu CHICIREANU (Lille)

Résumé :
La rétrodiffusion cohérente (CBS) et la diffusion cohérente vers l’avant (CFS) sont des effets de cohérence quantique qui résultent des interférences multiples d’une onde en propagation dans un milieu désordonné. Ce deuxième effet est un marqueur d’une localisation, qui confine l’onde dans une zone du milieu désordonné, empêchant sa diffusion. Ce phénomène est connu sous le nom de localisation d’Anderson en présence d’un désordre spatial, et de localisation dynamique en présence d’un désordre en impulsion. Le CBS et le CFS s’observent sous forme de pics dans la densité de probabilité de l’espace réciproque au désordre, dont la dynamique dépend principalement des caractéristiques de localisation du système dans lequel les ondes se propagent. Si le CBS est bien connu et a été observé avec des ondes de différentes natures, le CFS, quant à lui, n’a été découvert numériquement que très récemment.

Plusieurs systèmes pourraient permettre d’observer ces effets de cohérence quantique, mais l’un des plus prometteurs à ce jour est le Kicked Rotor. Ce système présente une dynamique caractérisée par une succession d’impulsions instantanées et de périodes d’évolution libre. En régime quantique et pour certains jeux de paramètres, ce système présente un désordre effectif permettant l’apparition des effets interférentiels et notamment la localisation dynamique. L’étude des symétries de renversement du temps et de parité au sein de ce système a révélé une dynamique intéressante, tout en donnant accès à de meilleurs contrastes CBS et CFS. La symétrie de renversement du temps est à l’origine de la présence ou non du pic CBS. La symétrie de parité est à l’origine des doublets en énergie dans le spectre, induisant des dynamiques CBS et CFS remarquables.

Suite à une collaboration avec l’équipe expérimentale du LCAR à Toulouse, nous avons adapté un modèle de Kicked Rotor réalisable par modulation de réseaux optiques. Ce modèle conserve les caractéristiques de localisation et de dynamique du modèle canonique, tout en permettant d’ajuster les symétries. Finalement, nous rapportons dans ce manuscrit la première observation directe du pic CFS, dans une expérience d’atomes froids.