Transitions de superfluidité dans les gaz de Bose en basse dimension

Superfluid transitions in low-dimensional Bose gases

• Auteur / Autrice : Guilhem Boeris
• Direction : Laurent Sanchez-palencia
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique de la matière condensée
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ondes et matière (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Charles Fabry
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : Institut d'optique Graduate school (Palaiseau, Essonne ; 1920-....)

Mots clés

Mots clés libres

Gaz de bosons

Interactions fortes

Basse dimensionnalité

Superfluidité

Désordre

Monte Carlo quantique

Bose gases

Strong interactions

Low dimensionality

Superfluidity

Disorder

Quantum Monte Carlo

Résumé

Ma thèse porte sur les transitions de superfluidité dans les gaz de bosons en interaction en dimension réduite, et plus particulièrement sur l'influence de perturbations extérieures sur la superfluidité. J'utilise pour cela des simulations de Monte Carlo quantique, utilisant le récent algorithme "worm" qui permet de simuler des systèmes de grande taille. Nos travaux sont en lien avec les problèmes de matière condensée, et des expériences actuelles sur les atomes ultrafroids. Nous avons dans un premier temps étudié l'influence du désordre sur la transition de superfluidité BKT à température finie en dimension 2 et dressé le digramme de phase. Nous avons également chercher des traces d'une possible transition fluide/isolant à température finie, connue sous le many-body localization. Dans un second temps, nous avons étudié un système de bosons en dimension 1 à température nulle. L'ajout d'un potentiel périodique externe provoque une transition superfluide/isolant, qui n'était bien établie que dans certains cas limites. Nous avons pu dresser le diagramme de phase complet et faire le lien avec les connaissances antérieures.

During my PhD, I studied superfluid transitions in low-dimensional Bose gases, and more precisely the influence of external perturbations on superfluidity. I used recent quantum Monte Carlo methods like the "worm", algorithm which allows to simulate very large systems. Our work is relevant for certain condensed matter problems, and linked to current experiments on ultracold atoms. First, we studied the effect of disorder on the BKT superfluid transition in a 2D Bose gas and computed the phase diagram. We also looked for traces of a possible finite temperature fluid/insulator transition, known as many-body localization. Then we investigated a system of Bosons in dimension 1 at zero temperature. An external periodic potential triggers a superfluid/insulator transition, which was well established in limiting cases only. We computed the phase diagram and studied the validity of the previous knowledge.