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Lorsqu’un grand nombre d’éléments constitutifs – électrons, noyaux ou molécules – interagissent ensemble, ils donnent souvent lieu à un comportement collectif riche et complexe. Notre principal objectif est d’explorer, de comprendre et de prédire les nouveaux états de la matière qui émergent de ces effets collectifs à corps multiples. Les systèmes que nous étudions sont aussi divers que les nouveaux supraconducteurs, les aimants exotiques, les conducteurs organiques et les semi-conducteurs ou les réseaux artificiels.
Les circuits quantiques s’appuient sur des techniques de nanofabrication avancées pour élaborer une grande variété de modèles hamiltoniens, ce qui permet d’aborder des effets physiques remarquables d’une manière plus contrôlable qu’à l’état solide. Cette approche offre une nouvelle perspective sur des questions fondamentales relatives non seulement au transport hors équilibre dans les systèmes électroniques, mais aussi au problème des corps multiples, à la topologie artificielle et à l’enchevêtrement de particules multiples. Notre travail théorique fait le pont entre l’élaboration de nouveaux concepts en mécanique quantique et la modélisation d’expériences de pointe, basée sur des outils analytiques et numériques.
Nous développons et appliquons des méthodes de calcul avancées pour comprendre, prévoir et concevoir les propriétés fondamentales des matériaux à différentes échelles de longueur. Il s’agit notamment de méthodes fondées sur les premiers principes, comme la théorie fonctionnelle de la densité (TFD) et son extension en fonction du temps (TDDFT), l’interaction complète de la configuration de l’espace actif (CASCI) basée sur la fonction d’onde, et les approches de la théorie quantique des champs de nombreux corps basées sur la fonction de Green, comme l’approximation GW et l’équation de Bethe-Salpeter.
Nous étudions la nouvelle ontologie quantique qui émerge de la redéfinition de la réalité physique selon les lois de la mécanique quantique. En outre, nous explorons la nature de la flèche du temps et l’irréversibilité du régime quantique, et nous transposons les concepts et les outils de l’optique quantique au domaine de l’état solide pour étudier la nouvelle physique et les applications potentielles dans le traitement quantique de l’information.
Philosophie de la mécanique quantique
Comment la physique quantique influence les concepts philosophiques (réalité, objectivité) et les reconstructions du formalisme.
Thermodynamique quantique
Des moteurs quantiques, de l’aléatoire quantique et de la flèche temporelle quantique à l’énergétique du contrôle quantique et de la correction des erreurs.
Causalité quantique
Superpositions quantiques d’ordre causal indéfini et applications à la communication quantique.
Nos recherches portent sur les réponses non linéaires des phases topologiques, les anomalies de la théorie quantique des champs et leur réalisation dans la matière condensée, et la dynamique de la matière topologique fortement corrélée. Pour les étudier, nous utilisons des méthodes analytiques ou semi-analytiques (par exemple la théorie quantique des champs, l’équation de Boltzmann, le modèle de Kubo ou la modélisation à liaison étroite) ainsi que des méthodes numériques (par exemple la diagonalisation exacte ou le groupe de renormalisation de la matrice de densité).
