Description

L'objectif final de cette thèse, essentiellement expérimentale, est l'étude des corrélations d'impulsion dans l'hamiltonien de Fermi-Hubbard. L'hamiltonien de Fermi-Hubbard décrit un ensemble de fermions en interaction se déplaçant dans une structure cristalline. La mise en œuvre de cet hamiltonien ouvre la perspective d'une étude expérimentale du diagramme de phase, qui reste difficile à théoriser, comme démontré par des expériences pionnières menées dans ce sens au cours de la dernière décennie.
La motivation principale de cette thèse est de construire une nouvelle plateforme qui permettrait de mesurer les corrélations d'impulsion, inaccessibles aux expériences actuelles. Les mesures des corrélations atomiques sont au cœur des travaux de l'équipe « Réseau d'hélium » du laboratoire Charles Fabry, qui exploite les propriétés des atomes d'hélium métastables. L'équipe a récemment observé une mer de Fermi dégénérée avec l'isotope fermionique hélium 3.
Le premier objectif de la thèse est d'abaisser la température de la mer de Fermi et d'étudier les corrélations d'impulsion dans une mer de Fermi polarisée. Le contraste des fonctions de corrélation nécessaire à une telle étude a récemment été démontré par l'équipe hôte avec l'isotope bosonique. Le deuxième objectif de la thèse est d'étudier la stabilité des mélanges d'états de spin dans un réseau optique, en recherchant une configuration dans laquelle les pertes inélastiques de Penning peuvent être négligées. Enfin, le dernier objectif est la mise en œuvre du modèle de Fermi-Hubbard avec l'hélium 3 à partir du chargement de fermions dans un réseau optique.

Compétences requises

Connaissances de niveau M2 en physique quantique, physique statistique et physique atomique. Expérience(s) en laboratoire de physique atomique appréciée(s).

Bibliographie

[1] M. Allemand, G. Dupuy, P. Paquiez, N. Dupuis, A. Rancon, T. Roscilde, T. Chalopin, D. Clément, arxiv:2508.21623 (2025)
[2] J.-P. Bureik, G. Hercé, M. Allemand, A. Ténart, T. Roscilde, D. Clément, Nature Phys. (2025)
[3] G. Hercé, J.-P. Bureik, A. Ténart, A. Aspect, A. Dareau, D. Clément, Phys. Rev. Research 5, L012037 (2023)
[4] A. Tenart, G. Hercé, J.-P. Bureik, A. Dareau, D. Clément, Nature Phys. 17, 1364–1368 (2021)
[5] C. Carcy, G. Hercé, A. Tenart, T. Roscilde and D. Clément, Phys. Rev. Lett. 126, 045301 (2021)

Mots clés

Corrélations entre atomes individuels, Gaz quantiques, Fermions, Réseaux optiques