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Thèse soutenue

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Auteur / Autrice : Lene Saelen
Direction : Alain Dubois, Jan Petter Hansen
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie - Physique
Date : Soutenance en 2009
Etablissement(s) : Paris 6 en cotutelle avec Universitetet i Bergen

Résumé

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Ce travail concerne l’étude théorique et la modélisation de la dynamique du nuage électronique de systèmes quantiques simples ou modèles soumis à une perturbation extérieure dépendante du temps, dans des échelles de temps allant de la picoseconde à l’attoseconde. Les systèmes étudiés vont de molécules diatomiques ionisées par impact d’ions multichargés rapides à des systèmes mésoscopiques, de type boîte quantique moléculaire ou anneau quantique, en présence d’un champ électromagnétique dépendant du temps. La ligne directrice de ce travail a consisté à résoudre dans ces différents contextes l’équation de Schrödinger dépendante du temps par des méthodes non perturbatives totalement numériques. La thèse comporte neuf chapitres, les cinq premiers présentant les caractéristiques principales des systèmes considérés et les méthodes numériques utilisées et codées informatiquement pour réaliser les « expériences numériques » de modélisation. Le sixième concerne la description des algorithmes développés pour le contrôle de transitions "état-à-état" par l’optimisation (en fréquence, durée et intensité) de pulses électromagnétiques complexes auxquels sont soumis les systèmes quantiques mésoscopiques considérés. Sont présentés ensuite les résultats obtenus concernant (i) la stabilisation de molécules diatomiques sans électron par des champs électromagnétiques ultra-intenses, (ii) le contrôle d’une transition électronique vers un état de charge localisée dans un système de boîtes quantiques à deux électrons fortement corrélés par des pulses optimisés ainsi que (iii) l’étude de la décohérence en spin de ce derniers systèmes. Dans le cas des anneaux quantiques, un travail de synthèse de nos précédents travaux est également présenté pour démontrer la possibilité de construire un ensemble complet d’opérations sur des qubits (codés par le spin total et le moment angulaire total) dans la perspective de la réalisation d’ordinateurs quantiques. Finalement, la thèse s’achève par la présentation de nos calculs de sections efficaces différentielles d’ionisation de la molécule de dihydrogène par impact d’ions multichargés, notre travail ayant particulièrement porté sur l’analyse détaillée des effets d’interférences observées récemment expérimentalement