Cohérence des excitons polaritons en deux dimensions

Coherence of two-dimensional excitons polaritons

• Auteur / Autrice : Félix Helluin
• Direction : Anna Minguzzi
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique Théorique
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2022
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique et de Modélisation des Milieux Condensés

Mots clés

Mots clés libres

Semiconducteurs

Condensats de Bose-Einstein

Photons

Bose-Einstein condensates

Semiconductors

Photons

Résumé

Les polaritons sont des bosons composites formés par le couplage fort des excitons d'un semiconducteur placé au centre d'une microcavité. Lors que un seuil de pompage est atteint, les polaritons forment un condensat de Bose-Einstein. Les polaritons sont un système quantique ouvert, sujets à la pompe et aux pertes par les miroirs de la cavité. Il a été démontré [1] que la dynamique de la phase du condensat suit l'équation de Kardar-Parisi-Zhang pour la croissance d'une interface classique. Des expériences récentes en collaboration avec notre groupe [2] ont montré l'émergence du régime KPZ dans des condensats confinés dans une géométrie unidimensionnelle. Dans cette thèse nous nous proposons d'étudier théoriquement les propriétés de cohérence des condensats bidimensionnels à l'aide des simulations numériques. Nous prêterons une attention particulière à l'émergence des vortex spatiaux, des sauts de phase spatio-temporels et leur effet sur la cohérence, et à la possibilité atteindre des régimes turbulents où les vortex prolifèrent. Une collaboration étroite est prévue avec deux équipes expérimentales à Grenoble/Singapour et à Paris.

Polaritons are composite bosons formed by the strong coupling of excitons of a semiconductor placed in the center of a microcavity. When a pumping threshold is reached, the polaritons form a Bose-Einstein condensate. The polaritons are an open quantum system, subject to pumping and losses through the cavity mirrors. It has been shown [1] that the phase dynamics of the condensate follows the Kardar-Parisi-Zhang equation for the growth of a classical interface. Recent experiments in collaboration with our group [2] have shown the emergence of the KPZ regime in condensates confined in a one-dimensional geometry. In this thesis we propose to study theoretically the coherence properties of two-dimensional condensates using numerical simulations. We will pay particular attention to the emergence of spatial vortices, space-time phase jumps and their effect on coherence, and to the possibility of reaching turbulent regimes where vortices proliferate. A close collaboration is planned with two experimental teams in Grenoble/Singapore and Paris.