Métrique Quantique et Topologie dans l’exploration de systèmes photoniques de Dirac
Auteur / Autrice : | Charly Leblanc |
Direction : | Dmitry Solnyshkov, Guillaume Malpuech |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique |
Date : | Soutenance le 14/10/2022 |
Etablissement(s) : | Université Clermont Auvergne (2021-...) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut Pascal (Aubière, Puy-de-Dôme) |
Jury : | Examinateurs / Examinatrices : Daniele Sanvitto, Alberto Amo Garcia, Sarah Porteboeuf |
Rapporteurs / Rapporteuses : Päivi Törmä, Fabrice Mortessagne |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Cette thèse est dédiée à l’étude des systèmes photoniques de Dirac, le rôle de leur topolo- gie et Métrique Quantique, et leur comportement vis-à-vis de la non-Hermiticité.Après des chapitres introductifs sur ces sujets, nous étudions d’abord les points de Dirac dans les microcavités. En excitant de manière cohérente deux bandes proche d’un point de Dirac, nous démontrons expérimentalement que le paquet d’onde polaritonique présente des oscillations de Zitterbewegung. Cet effect peut être compris avec une théorie de Yang-Mills non-Abélienne, qui couple la précession du spin à la dynamique spatiale.Ensuite, nous présentons un ancien travail, décrivant l’effet Hall anormal photonique dans le régime opposé, lorsqu’une seule bande est excitée de manière adiabatique. Après, nous démontrons que ces deux régimes peuvent être décrits dans un formalisme unique, prenant la forme d’équations semi-classiques utilisant uniquement des paramètres statiques des bandes, à savoir la dispersion et la Métrique Quantique.Suite à cela, nous présentons un travail expérimental sur un régime de couplage fort lumière-matière sélectif en spin qui se traduit par une non-linéarité optique exceptionnelle- ment forte et un effet Zeeman géant, qui permet d’ouvrir une bande interdite au point de Dirac dans les systèmes polaritoniques, et qui a des applications directes en physique topologique.Dans le dernier chapitre, nous démontrons qu’en présence de non-Hermiticité, un point de Dirac se transformera en une paire de points exceptionnels, reliés par un arc de Fermi. Nous montrons que la Métrique Quantique diverge au voisinage d’un point exceptionnel. Cette divergence permet de comprendre le comportement complexe d’un paquet d’onde centré sur ce point.Enfin, nous présentons la première extraction expérimentale de la Métrique Quantique dans un système non-Hermitien, présentant des points exceptionnels. Cette thèse se termine sur l’observation de la divergence de la Métrique Quantique aux points exceptionnels, en accord avec la théorie.