Investigation de la matière topologique à l'aide de photons en cavité

Probing topological matter with cavity photons

• Auteur / Autrice : Lucas Jarjat
• Direction : Matthieu Delbecq
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2021
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : Physique en Ile de France
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique de l'ENS (Paris ; 2019-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École normale supérieure (Paris ; 1985-....)

Mots clés

Mots clés libres

Nanotubes de carbone

Modes de Majorana

Phase topologique

Couplage lumière-matière

Topological phase

Light-matter coupling

Carbone Nanotubes

Majorana Zero Modes

Résumé

Les candidats les plus prometteurs pour faire émerger une phase topologique accueillant des modes de Majorana (censés obéir à des règles d'échange non-abéliennes) sont des systèmes combinant des supraconducteurs et des nanofils 1D semi-conducteurs. Dans ces systèmes, les ingrédients sont la puissante et intrinsèque interaction spin-orbite Rashba ainsi qu'une supraconductivité s-wave résistant à un fort champ magnétique. Notre approche est d'utiliser des nanotubes de carbone en tant que conducteurs unidimensionnels quasi-parfaits, combinés à une interaction spin-orbite Rashba artificiellement produite par un champ magnétique cycloïdal. La supraconductivité sera induite par effet de proximité grâce à un contact supraconducteur. Pour aller au-delà de la signature ambigüe du 'pic à zéro énergie' des modes de Majorana, nous explorerons leur état auto-adjoint en les couplant à des photons micro-ondes.

The most promising candidates to realize the emergence of a topological phase hosting Majorana Zero Modes (MZM) (predicted to exhibit non-abelian exchange statistics) are devices combining superconductors and 1D semiconducting nanowires. In these systems, the ingredients are the large intrinsic Rashba spin-orbit interaction (RSOI) of the nanowires combined with s-wave superconductivity under a high magnetic field. Our approach is to use carbon nanotubes (CNTs) as virtually ideal 1D conductors along with RSOI synthetically generated by a cycloidal magnetic field. Superconductivity will be induced by proximity effect through a superconducting contact. To go beyond the ambiguous “zero-bias peak” signature of MZM, we will probe their self-adjointness by coupling them to microwave photons.