- Accueil
- Institut Néel
- Équipes de recherche
- Pôles & Services techniques
- Travailler à l’institut
- Partenariats
- Actualités
- Agenda
- Annuaire
La présentation sera faite en anglais.
Résumé : Les modèles d’impuretés quantiques sont d’une importance capitale en physique de la matière condensée car ils permettent de décrire les propriétés émergentes d’une grande collection de particules interagissant avec un système quantique unique. Les progrès récents en matière de techniques expérimentales ont largement été mis à profit afin d’implémenter ces modèles en laboratoire. Tout particulièrement, les avancées dans le domaine de l’électrodynamique quantique des circuits (circuit-QED) ont permis d’atteindre expérimentalement le régime d’impureté quantique, où un défaut unique, comme un qubit ou une jonction tunnel supraconductrice, est très fortement couplé à de nombreux modes d’un environnement électromagnétique. Dans ces systèmes, en raison de la forte non-linéarité de l’impureté, des interactions effectives commencent à se développer entre les modes initialement indépendants de l’environnement, parmi lesquels des processus qui ne conservent pas le nombre d’excitations – des photons micro-ondes dans ce contexte. La diffusion inélastique de ces derniers sur l’impureté est l’archétype de ces processus qui ne conservent pas le nombre d’excitations et a récemment été indirectement observée grâce à la spectroscopie micro-ondes de circuits supraconducteurs. Dans cette thèse, nous allons au-delà de la spectroscopie et rapportons l’observation directe des photons qui sont produits au cours de ces processus de diffusion inélastique. Plus précisément, en tirant parti de l’état de l’art en terme d’amplification proche de la limite quantique, le signal de fluorescence associé à la conversion spontanée des photons micro-ondes est directement mesuré. De plus, nous montrons que cette conversion des photons micro-ondes est directement liée à la dissipation du système, confirmant ainsi le scénario envisagé dans les études spectroscopiques précédant ce travail. Ce processus de conversion de photons nous permet également d’explorer les effets des quasiparticules – que sont les paires de Cooper brisées – sur les états excités du système. Nous rapportons l’observation d’effets de charge commensurables sur un état à trois photons, lequel est spectroscopiquement résolu grâce à son couplage à un état à un seul photon. Au-delà des motivations découlants de l’étude des modèles d’impuretés quantiques, ces résultats contribuent au domaine en plein essor de l’optique quantique à N-corps et offrent une signature directe du couplage ultra-fort entre la lumière et la matière. Ils présentent également un intérêt particulier pour la compréhension des propriétés de cohérence des qubits à haute impédance, tels que le Fluxonium ou le qubit 0-π, qui reposent sur des structures multi-modes.
