Thèse Explorer le Comportement Collectif des Électrons Fortement Corrélés sur une Puce H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Grenoble Alpes
École doctorale : PHYS - Physique
Laboratoire de recherche : Institut Néel
Direction de la thèse : Hermann SELLIER ORCID 0000000214391044
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-12T23:59:59

Comprendre comment des comportements collectifs universels émergent des interactions au sein de grands ensembles de constituants élémentaires constitue un défi fondamental de la science moderne. En physique, les corrélations entre observables microscopiques fluctuantes apportent des informations essentielles sur les états collectifs de la matière - allant du plasma de quarks et de gluons déconfinés dans les collisions d'ions lourds aux gaz quantiques dégénérés. Les collisionneurs électroniques mésoscopiques ont fourni des preuves directes d'excitations exotiques telles que les charges fractionnaires, les lévitons et les statistiques anyoniques. Récemment, nous avons franchi une étape importante vers le rapprochement entre les collisions à quelques particules et les phénomènes collectifs à plusieurs corps. Inspirée des collisionneurs d'ions relativistes, notre équipe a réussi à créer une goutte de plasma d'électrons fortement corrélés sur une micropuce. De manière remarquable, un nombre aussi faible que trois électrons peut former un état de liquide coulombien à fortes interactions.
Le projet de thèse s'appuie sur ces résultats et vise à explorer de nouveaux régimes dans lesquels des corrélations quantiques exotiques peuvent émerger. En particulier, nous étendrons la méthodologie à des températures effectives plus basses et à des champs magnétiques élevés - des conditions dans lesquelles les systèmes électroniques bidimensionnels peuvent héberger des états de Hall quantique. Des observations d'agrégation (bunching) d'électrons dans des expériences de partitionnement par paires suggèrent la formation potentielle de gouttes de Laughlin, ouvrant des perspectives prometteuses pour l'ingénierie de nouveaux états corrélés.
L'objectif de la thèse est d'étudier un système quantique contenant un nombre fini et parfaitement contrôlé de particules. Des informations sur l'état fondamental à plusieurs corps seront obtenues en analysant les résultats statistiques consécutifs à une trempe rapide d'une goutte d'électrons dans le régime quantique. Ce travail offrira une expérience pratique à l'interface de la physique mésoscopique, des systèmes quantiques à plusieurs corps, des statistiques quantiques et des techniques expérimentales de pointe.

Comprendre comment des comportements collectifs universels émergent des interactions au sein de grands ensembles de constituants élémentaires constitue un défi fondamental de la science moderne. En physique, les corrélations entre observables microscopiques fluctuants fournissent des informations essentielles sur les états collectifs de la matière - allant du plasma de quarks et de gluons déconfinés dans les collisions d'ions lourds aux gaz quantiques dégénérés. Les collisionneurs électroniques mésoscopiques ont fourni des preuves directes d'excitations exotiques telles que les charges fractionnaires, les lévitons et les statistiques anyoniques. Récemment, nous avons franchi une étape importante pour combler le fossé entre les collisions à quelques particules et les phénomènes collectifs à plusieurs corps. Inspirée des collisionneurs d'ions relativistes, notre équipe a réussi à créer une goutte de plasma d'électrons fortement corrélés sur une micropuce. De manière remarquable, un nombre aussi faible que trois électrons peut former un état de liquide coulombien à fortes interactions.

L'objectif du projet de thèse est d'étudier un système quantique contenant un nombre fini et parfaitement contrôlé de particules. Des informations sur l'état fondamental à plusieurs corps seront obtenues en analysant les résultats statistiques consécutifs à une trempe rapide d'une goutte d'électrons dans le régime quantique. Ce travail offrira une expérience pratique à l'interface de la physique mésoscopique, des systèmes quantiques à plusieurs corps, des statistiques quantiques et des techniques expérimentales de pointe.

Nous appliquons une nouvelle méthode de partitionnement d'un nombre fini d'électrons confinés dans un quantum dot défini électrostatiquement. En « découpant » le quantum dot sur des échelles de temps sans précédent, nous obtiendrons des informations sur l'état fondamental du système corrélé à plusieurs corps.
Le doctorant acquérra les compétences suivantes : programmation, interface et analyse de données avec Python, électronique radiofréquence de pointe, nanofabrication, ainsi que mesures de transport à basse température.

Master 2 ou diplôme d'ingénieur. Nous recherchons un(e) candidat(e) excellent(e) et fortement motivé(e) pour une thèse expérimentale de doctorat. Le/la candidat(e) doit avoir de solides connaissances en mécanique quantique et en physique de l'état solide. Des compétences en programmation, notamment en Python, sont fortement appréciées.