Thèse en cours

L'interféromètre de Mach Zehnder dans le régime Hall quantique fractionnaire
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Auteur / Autrice : Léo Pugliese
Direction : Preden Roulleau
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Physique
Date : Inscription en doctorat le 02/01/2023
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : Physique en Ile de France
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEA/SPEC - Service de Physique de l'Etat Condensé
référent : Faculté des sciences d'Orsay

Résumé

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Le domaine de l'optique quantique électronique repose sur l'analogie entre la propagation des électrons dans un conducteur quantique et celle des photons dans les expériences d'optique quantique. Ce domaine de recherche est apparu à la fin des années 90 avec la possibilité de manipuler des faisceaux d'électrons dans des systèmes de matière condensée tout en préservant leur nature onde-particule, nou permettant d'acquérir une compréhension fondamentale de l'électronique quantique jusqu'à l'excitation d'une seule particule. Les systèmes prototypiques de l'optique quantique électronique sont des conducteurs bidimensionnels dans le régime de l'effet Hall quantique. Ce régime est atteint sous fort champ magnétique perpendiculaire et est caractérisé par l'existence de canaux électroniques unidimensionnels, chiraux et sans dissipation se propageant le long des bords de l'échantillon. Ces canaux de bord (à effet Hall quantique) peuvent être directement considérés comme l'analogue des fibres optiques pour les électrons. Alors qu'une grande majorité de ces expériences ont été réalisées dans des hétérostructures semi-conductrices telles que GaAs/GaAlAs, le graphène a récemment fait l'objet d'une attention soutenue. En effet, non seulement le graphène présente une physique riche et nouvelle dans le régime de Hall quantique, mais il offre également des propriétés de cohérence largement supérieures, permettant d'envisager des expériences plus complexes qui pourraient conduire au développement de schémas de traitement de l'information quantique basés sur le contrôle des trajectoires de charges uniques dans un circuit. Notre équipe a récemment réussi à développer le premier interféromètre Mach-Zehnder accordable en graphène [1,2]. Il nous a permis d'étudier les propriétés de cohérence du graphène [3] mais aussi de détecter des magnons [4]. Dans cette thèse, nous proposons de réaliser le premier interféromètre Mach-Zehnder dans l'effet Hall quantique fractionnaire, afin d'étudier les statistiques anyoniques des quasi-particules fractionnaires. [1] Quantum Hall valley splitters and a tunable Mach-Zehnder interferometer in graphene, M. Jo, P. Brasseur, A. Assouline, G. Fleury, H. -S. Sim, K. Watanabe, T. Taniguchi, W. Dumnernpanich, P. Roche, D. C. Glattli, N. Kumada, F. D. Parmentier, and P. Roulleau, Phys. Rev. Lett. 126, 146803 (2021) – Editor's suggestion – Featured in Physics [2] https://physics.aps.org/articles/v14/56 [3] Scaling behavior of electron decoherence in a graphene Mach-Zehnder interferometer, M. Jo, June-Young M. Lee , A. Assouline, P. Brasseur, K. Watanabe, T. Taniguchi, P. Roche, D.C. Glattli, N. Kumada, F.D. Parmentier, H.-S. Sim and, P. Roulleau, submitted (2021) [4] Excitonic nature of magnons in a quantum Hall ferromagnet, A. Assouline, M. Jo, P. Brasseur, K. Watanabe, T. Taniguchi, T.Jolicoeur, D.C. Glattli, N. Kumada, P. Roche, F. D. Parmentier, & P. Roulleau Accepted at Nature Physics (2021) - arXiv:2102.02068