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Soutenance de thèse

Lundi 15 décembre à 10h00,
Salle des séminaires, Bât. A

Orateur : Sven ROHR
"Systèmes hybrides spino-mécaniques en interaction paramétrique"

Abstract

L’exploration des propriétés quantiques d’objets macroscopiques constitue l’un des défis centraux de ces dernières décennies pour la recherche en physique. Parmi les stratégies proposées pour atteindre cet objectif, les systèmes hybrides couplant un résonateur nanomécanique à un qubit unique font figure de paradigme. En particulier, la mise en œuvre de forces dépendantes de l’état du qubit représente un objectif fondamental ouvrant la voie à la création d’états non-classiques du mouvement.
Dans ce manuscrit, nous considérons un système hybride constitué d’un oscillateur nanomécanique et du spin électronique d’un unique centre NV, couplés entre eux par une interaction magnétique. Nous nous concentrons sur leur couplage paramétrique, dans lequel la vibration mécanique module l’énergie du qubit, et plus précisément sur le cas où la précession du qubit, générée par un champ externe, et l’oscillation mécanique évoluent sur des échelles de temps comparables.
Dans cette situation, nos observations mettent en évidence une synchronisation de la dynamique du qubit sur l’oscillation mécanique. Le phénomène est dans un premier temps abordé dans une expérience-test qui remplace le mouvement mécanique par un champ radiofréquence en couplage paramétrique avec le spin. Cette première implémentation permet de dégager les propriétés essentielles de l’effet paramétrique, qui est dans un second temps observé sur un vrai système mécanique hybride. Dans cette seconde expérience, un centre NV est attaché à l’extrémité oscillante d’un nanofil de carbure de silicium, immergé dans un fort gradient de champ magnétique couplant ainsi par effet Zeeman l’énergie du qubit aux vibrations du nanorésonateur. Le caractère bidimensionnel des déformations du nanofil octroie alors un caractère vectoriel au mécanisme de synchronisation, qui peut aussi être interprété comme la manifestation d’un triplet de Mollow phononique, en analogie avec le phénomène observé dans les premières expériences d’électrodynamique quantique.
Pour terminer, nous explorons la robustesse de la synchronisation vis-à-vis du mouvement Brownien du résonateur, et démontrons la possibilité de protéger le qubit de cette source de décohérence additionnelle grâce à une excitation mécanique cohérente de faible amplitude.

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