Localisation d'un système quantique à plusieurs corps avec un condensat de Bose-Einstein de potassium

Quantum many-body localization in a potassium BEC

• Auteur / Autrice : Théo Mezieres
• Direction : Radu Chicireanu
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Milieux dilués et optique fondamentale
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physique des Lasers, Atomes et Molécules
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Atomes froids

Mots clés

Mots clés libres

Localisation dynamique

Chaos

Rotateur frappé

Transport quantique

Dynamical localization

Chaos

Kicked-rotor

Quantum transport

Résumé

Alors que les conducteurs idéaux ont une structure parfaitement périodique, les matériaux réels présentent souvent des irrégularités. Ce désordre peut avoir un impact non négligeable sur les propriétés de transport électronique de ces systèmes. Il peut notamment l'inhiber, par processus de diffusions multiples, donnant ainsi lieu au phénomène de localisation d'Anderson. Initialement prédit en physique du solide, ce phénomène s'avère bien plus général et se manifeste dans des systèmes de natures très différentes, y compris dans des systèmes d'atomes ultrafroids excités périodiquement (systèmes de Floquet). L'objectif de cette thèse est de mettre en évidence expérimentalement et d'étudier le rôle des interactions sur la localisation d'Anderson dans ces systèmes, en utilisant un condensat de Bose-Einstein unidimensionnel de potassium. Il a été prédit que la localisation à N-corps pouvait émerger pour un système 1D dans le régime d'interaction répulsive forte. Il s'agira donc de caractériser la localisation dans un tel système pour différents régimes d'interaction. Ceci nécessite entre autres la mise en place d'un réseau optique 2D, la mesure par temps de vol de la distribution en impulsion et de l'énergie cinétique.

While ideal conductors have a perfectly periodic structure, real materials often exhibit irregularities. This disorder can have significant impact on electronic transport properties of these systems. In particular, it can inhibit them, through multiple scattering processes, giving rise to the phenomenon of Anderson localization. Initially predicted in solid-state physics, this phenomenon turns out to be much more general and manifests itself in systems of very different natures, including systems of periodically excited ultra-cold atoms (Floquet systems). The aim of this thesis is to experimentally demonstrate and study the role of interactions on Anderson localization in such systems, using a one-dimensional Bose-Einstein condensate of potassium. It has been predicted that N-body localization can emerge for a 1D system in the strong repulsive interaction regime. The aim is to characterize localization in such a system for different interaction regimes. This will require, among other things, the installation of a 2D optical grating, and time-of-flight measurements of momentum distribution and kinetic energy.