{"id":807,"date":"2016-07-08T11:59:31","date_gmt":"2016-07-08T09:59:31","guid":{"rendered":"https:\/\/www.labex-palm.fr\/dynamique-et-nouvelle-physique-quantique\/"},"modified":"2019-07-10T14:52:51","modified_gmt":"2019-07-10T12:52:51","slug":"dynamique-et-nouvelle-physique-quantique","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.labex-palm.fr\/en\/dynamique-et-nouvelle-physique-quantique\/","title":{"rendered":"Dynamique et Nouvelle Physique Quantique"},"content":{"rendered":"
\n

Le projet PALM Quantum.Dyna<\/a><\/strong> port\u00e9 par le CPhT, vise \u00e0 caract\u00e9riser la dynamique quantique de syst\u00e8mes lumi\u00e8re \u2013 mati\u00e8re prenant en compte \u00e0 la fois l\u2019effet de la dissipation et l\u2019aspect \u00ab ouvert \u00bb de ces syst\u00e8mes, dans le cadre du projet. Un exemple typique qui a des applications en optique quantique, circuit d\u2019\u00e9lectrodynamique quantique et dans les atomes froids est le mod\u00e8le de Rabi :<\/strong><\/p>\n

\"Capture<\/p>\n

Ce mod\u00e8le est l\u2019objet d\u2019une attention th\u00e9orique toute particuli\u00e8re dans le r\u00e9gime de couplage fort lumi\u00e8re-mati\u00e8re qui est celui des exp\u00e9riences r\u00e9centes  du LCF (IOGS, Palaiseau) sur des atomes de Rydberg coupl\u00e9s \u00e0 la lumi\u00e8re, ainsi que celle du groupe Nano\u00e9lectronique du SPEC (CEA Saclay) sur l\u2019\u00e9mission de photons par des circuits \u00e9lectroniques quantiques. Il s\u2019agit de rendre compte de l\u2019effet de la dissipation et de la dynamique hors-\u00e9quilibre dans ces syst\u00e8mes soumis \u00e0 une perturbation AC p\u00e9riodique dans le temps.<\/p>\n

Une approche de type int\u00e9grale de chemin quantique \u00e0 la Feynman a \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9e, permettant d\u2019inclure de mani\u00e8re exacte l\u2019effet de la \u00ab drive AC \u00bb et de la dissipation, ce qui permet de calculer (via une r\u00e9solution num\u00e9rique) les observables du spin ou atome artificiel en temps r\u00e9el sur la sph\u00e8re de Bloch.  Un exemple de r\u00e9sultats obtenus en collaboration avec le LPTMS, l\u2019IPhT et les universit\u00e9s de Yale et Princeton est d\u00e9taill\u00e9 dans figure [1,2].<\/p>\n

Cette analyse a \u00e9t\u00e9 g\u00e9n\u00e9ralis\u00e9e r\u00e9cemment au cas de cha\u00eenes de spin dissipatives [3] o\u00f9 la m\u00e9thode a \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9e de mani\u00e8re exacte pour deux spins et ensuite pour une cha\u00eene d\u2019Ising avec des forces \u00e0 longue port\u00e9e. La fiabilit\u00e9 de la m\u00e9thode a \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9e pour des processus de type Landau-Zener dans le temps en relation avec des m\u00e9canismes de Kibble-Zurek dans le cas de syst\u00e8mes \u00e9tendus et la synchronisation de spin ainsi que l\u2019existence de transitions de phase quantiques induites par un environnement dissipatif dans le cas de deux spins-1\/2 a \u00e9t\u00e9 \u00e9tablie.<\/p>\n

Dans de nouveaux syst\u00e8mes hybrides comprenant des cavit\u00e9s en circuit-QED coupl\u00e9s \u00e0 des syst\u00e8mes m\u00e9soscopiques, la possibilit\u00e9 de g\u00e9n\u00e9rer des effets non-lin\u00e9aires dans le champ \u00e9lectromagn\u00e9tique de la cavit\u00e9 via le courant passant \u00e0 travers le syst\u00e8me m\u00e9soscopique a \u00e9t\u00e9 \u00e9tablie. Ceci fait un lien avec une limite hors-\u00e9quilibre du mouvement Brownien et de l\u2019oscillateur de Duffing qui peuvent \u00eatre test\u00e9s exp\u00e9rimentalement [4]. Une extension de ce travail, en collaboration avec les universit\u00e9s Rochester (USA) et USTC (Chine), aux dispositifs hybrides \u00e9tudi\u00e9s dans des syst\u00e8mes m\u00e9soscopiques \u00e0 base de graph\u00e8ne en circuit-QED met en relief une physique intriquant la lumi\u00e8re et la mati\u00e8re de mani\u00e8re exotique en relation avec la physique Kondo SU(4) [5]. De tels syst\u00e8mes sont aussi utiles pour fabriquer des \u00ab nano-moteurs \u00bb [6].<\/p>\n

\"Capture<\/p>\n

Exemple de circuit supraconducteur \u00e9lectrodynamique quantique, avec un atome artificiel \u00e0 deux niveaux (spin-1\/2 ou qubit). Le r\u00e9sonateur \u00e9lectromagn\u00e9tique (cavit\u00e9 ~ 1cm) est d\u00e9crit par une ligne de transmission monomode et est coupl\u00e9e de fa\u00e7on capacitive \u00e0 un moteur \u00e0 courant alternatif (signal d’entr\u00e9e). Nous montrons un exemple de la dynamique de spin dans le r\u00e9gime de couplage fort lumi\u00e8re-mati\u00e8re. Nous appliquons la m\u00e9thodologie et consid\u00e9rons la limite d\u00e9saccord\u00e9e ou adiabatique du mod\u00e8le de Rabi : g \/ \u03c90<\/sub> de 0,7 (vert) \u00e0 1,5 (jaune) et \u0394 \/ \u03c90<\/sub> = 0,05. Le syst\u00e8me est pr\u00e9par\u00e9 \u00e0 l’\u00e9tat initial | + Z > \u2297 | 0 > = | 0 , + z > et la probabilit\u00e9 de l’\u00e9tat initial de relance peut \u00eatre calcul\u00e9 exactement dans cette limite. Les positions des maxima ne d\u00e9pendent que de la fr\u00e9quence \u03c90<\/sub> de la cavit\u00e9. Nous montrons aussi l’\u00e9chelle de polaritons Jaynes-Cummings pour g \/ \u03c90<\/sub> = 0,2 ; ainsi que l’\u00e9volution des \u00e9tats propres de l’\u00e9nergie du mod\u00e8le Rabi \u00e0 l’approche de la limite de couplage fort avec g ~ \u03c90<\/sub>.<\/span><\/em> <\/p>\n

[1]<\/strong> <\/strong>:<\/strong> Quantum dynamics of the driven and dissipative Rabi model, L. Henriet, Z. Ristivojevic, P.P. Orth, K. Le Hur. Physical Review A,<\/em> 90, 023820 (2014)<\/div>\n
[2] <\/span><\/strong>:<\/strong> Many-Body Quantum Electrodynamics Networks: Non-Equilibrium Condensed Matter Physics with Light. K. Le Hur, L. Henriet, A. Petrescu, K. Plekhanov, G. Roux, M. Schir\u00f3, Revue pour comptes rendus acad\u00e9mie des sciences<\/em>.<\/div>\n
[3]<\/strong><\/strong> :<\/strong> Quantum sweeps, synchronization, and Kibble-Zurek physics in dissipative quantum spin systems L. Henriet, K. Le Hur, Physical R<\/em>eview B <\/em>(2016)<\/div>\n
[4]<\/strong> :<\/strong> Tunable hybrid quantum electrodynamics from nonlinear electron transport, M. Schiro, K. Le Hur, Physical R<\/em>eview B,<\/em> 89, 195127 (2014)<\/div>\n
[5] <\/strong>:<\/strong> A Quantum Electrodynamics Kondo Circuit with Orbital and Spin Entanglement. G.-W. Deng, L. Henriet, D. Wei, S.-X. Li, H.-O. Li, G. Cao, M. Xiao, G.-C. Guo, M. Schiro, K. Le Hur, G.-P. Guo, APS March Meeting Abstracts <\/em>(2016)<\/div>\n
[6]<\/strong> :<\/strong> Electrical current from quantum vacuum fluctuations in nanoengine. L. Henriet, A.N. Jordan, K. Le Hur. Physical Review B<\/em>, 92, 125306 (2015) <\/div>\n
 <\/div>\n

 <\/p>\n

R\u00e9sultats obtenus dans le cadre du projet ” Dynamics as Probe of Many-Body Correlations and Quantum Coherence<\/a>” <\/strong>(Quantum.Dyna 2012-2015) financ\u00e9 par le th\u00e8me 1 du LabEx PALM et port\u00e9 par Karyn Le Hur.<\/span><\/p>\n

\"CPhT\"                                 <\/span>\"SPEC\"                                <\/span>\"LCF\"<\/p>\n

                            <\/div>\n

 <\/em><\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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