Thèse soutenue

Concepts émergents en nanoélectronique quantique résolue en temps
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Auteur / Autrice : Benoit Gaury
Direction : Xavier Waintal
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique théorique
Date : Soutenance le 14/10/2014
Etablissement(s) : Grenoble
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble ; 1991-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Service de physique statistique, magnétisme et supraconductivité (Grenoble ; 1990-2015) - Institut nanosciences et cryogénie (Grenoble ; 2008-2018)
Jury : Président / Présidente : Christopher Bäuerle
Examinateurs / Examinatrices : Peter Samuelsson, Pascal Degiovanni
Rapporteurs / Rapporteuses : Denis-Christian Glattli, Anton Akhmerov

Mots clés

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Résumé

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Grâce aux progrès techniques récents, les sources d'électrons uniques sontpassées de la théorie au laboratoire. Des expériencesconceptuellement nouvelles où l'on sonde directement la dynamique quantiqueinterne des systèmes sont désormais possibles. Dans cette thèse nousdéveloppons les outils analytiques et numériques pour analyser et comprendre cesproblèmes. Les simulations requièrent une résolution spatiale appropriée pourles systèmes, et des temps simulés suffisament longs pour sonder leurs tempscaractéristiques. Jusqu'à présent l'approche théorique standard utilisée pour traiter de tels problèmes numériquement---connue sous les dénominations de formalisme Keldysh ou NEGF (Fonctions de Green Hors Equilibre)---n'a pas été très fructueuse, principalement à cause du coût en temps de calcul prohibitif. Nous proposons une reformulation decette technique sous la forme des fonctions d'onde électroniques du système dansune représentation énergie--temps. Le coût de calcul de notre algorithmenumérique est maintenant linéaire avec le temps simulé et le volume du système,rendant possible la simulation de système contenant 10⁵-10⁶ atomes/sites.Nous utilisons cet outil pour proposer de nouveaux effets intrigants ainsi quedes expériences. Nous introduisons la modification dynamique du motifd'interférence d'un système quantique. Nous montrons, par exemple, que la montéed'une tension DC V sur un interféromètre électronique produit un régimetransitoire où le courant oscille comme cos(eVt/ℏ). Nous prévoyons unegrande variété d'effets nouveaux lorsque les circuits de nanoélectronique sontsondés très rapidement. Les outils et concepts développés dans cette thèseauront un rôle clé dans l'analyse et les propositions des expériences à venir.