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Lien visio : https://univ-grenoble-alpes-fr.zoom.us/j/97827988665?pwd=fOb8WVvg3kBHPaGbGLvVQP84zMp1S6.1
La présentation sera faite en anglais.
Résumé : Waveguide QED fait référence à la physique des émetteurs quantiques couplés à des réservoirs de modes lumineux confinés dans une dimension, tels que les circuits supraconducteurs et photoniques. Grâce aux améliorations technologiques constantes, il est désormais possible de mesurer l’état de la lumière avec une grande efficacité. Ces nouvelles capacités expérimentales imposent de mettre à jour les outils théoriques, de fermer des systèmes quantiques jusqu’alors ouverts. C’est le but des modèles collisionnels autonomes (ACM). Ils modélisent l’interaction émetteur-champ comme des interactions répétées de manière fermée, sans influence extérieure. Par construction, un ACM capture la dynamique unitaire de l’émetteur quantique et des modes lumineux, ouvrant l’accès à leurs corrélations. De plus, ils sont économes en énergie et donnent lieu à un cadre thermodynamique avec des bilans énergétiques symétriques et précis entre les systèmes quantiques.
Nous construisons d’abord un ACM pour décrire un qubit couplé à un champ thermique déplacé, qui est le régime des équations de Bloch optiques (OBE). Dans cette étude, nous suivons les corrélations fondamentales créées au sein de chaque collision et ce faisant, nous constatons que chaque sous-système est piloté par un hamiltonien effectif tandis qu’un terme résiduel capture l’effet des corrélations. Ils impactent respectivement l’amplitude et les fluctuations du champ, ce qui entraîne une séparation physiquement observable. Nous explorons ensuite les conséquences thermodynamiques de notre cadre en développant un paradigme général valable pour tout système bipartite isolé, c’est- à-dire l’énergétique quantique bipartite (BQE). En exploitant la conservation globale de l’énergie, nous définissons les flux de type travail (de type chaleur) comme les changements d’énergie découlant de la dynamique Hamiltonian effective (la dynamique induite par les corrélations). Nous montrons que ces quantités sont accessibles via des mesures effectuées sur le champ, telles que des mesures dynes ou spectroscopiques. Notre approche diffère des analyses précédentes par self-work de l’émetteur, qui donne une expression plus précise de la deuxième loi. Nous relions quantitativement ce resserrement à la connaissance supplémentaire sur le champ, par rapport au traitement habituel de l’atome comme un système ouvert.
Enfin, pour extraire des intuitions sur l’impact énergétique des corrélations, nous appliquons la BQE à l’interaction des champs lumineux au sein d’un BS. Elle révèle que les énergies échangées sont directement mesurables dans les distributions de l’espace des phases des champs. Nous constatons que le champ est déformé chaque fois qu’une énergie de type chaleur est échangée, tandis que les déplacements sont causés par le transfert d’énergie de type travail. Nous trouvons à nouveau un resserrement de la deuxième loi et montrons que dans ce cadre, la compression peut transférer la chaleur d’un champ plus froid vers un champ plus chaud, tout en maintenant une production d’entropie positive. Les concepts et les effets que nous introduisons approfondissent notre compréhension de la thermodynamique dans le régime quantique et son potentiel pour la gestion de l’énergie aux échelles quantiques.
