Dissertationen: „Chaînes de spin quantiques“

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Platini, Thierry. „Chaînes de spins quantiques hors de l'équilibre“. Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00439896.

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Les travaux exposés dans ce manuscrit sont consacrés à l'étude de la dynamique hors équilibre de chaînes quantiques décrites par le modèle XY. Nous commençons par considérer la dynamique unitaire obtenue par la mise en contact de sous-systèmes voisins thermalisés à des températures différentes. L'état initial de la chaîne est alors inhomogène et la dynamique tend à l'homogénéisation. Lorsque le système est initialement divisé en deux sous-systèmes semi-infini préparés aux températures $T_b=\infty$ et $T_s$ nous obtenons analytiquement la fonction de Green associée à la dynamique du courant et du profil d'aimantation. Les résultats sont généralisés pour les températures $T_b$ finies permettant l'étude de l'état stationnaire. Dans le cas particulier où $T_s=T_b=0$, nous étudions le comportement de l'entropie d'intrication entre sous-systèmes. Cette quantité présente un accroissement "rapide", prédit par la théorie conforme (dans le cas d'un système critique), suivi d'une relaxation algébrique vers la valeur d'équilibre. Dans la dernière partie la dynamique du système est obtenue par l'interaction avec l'environnement, décrite par le processus d'interactions répétées. Nous examinons la structure de la matrice densité réduite du système et donnons une équation d'évolution de l'ensemble des corrélateurs à deux points. Finalement, nous étudions l'évolution temporelle du modèle $XX$ en contact avec un ou deux bains aux températures $T_1$ et $T_2$. Lorsque $T_1=T_2$, l'étude du comportement du système, pour les temps courts, dévoile l'état stationnaire. Dans la situation $T_1\ne T_2$, nous vérifions numériquement que le profil d'aimantation est plat et proposons l'introduction d'un désordre dynamique qui permet l'installation d'un gradient d'aimantation.

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Kulkarni, Giridhar. „Étude asymptotique des facteurs de formes des chaînes de spin quantiques“. Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2020. http://www.theses.fr/2020UBFCK043.

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Les systèmes intégrables quantiques restaient longtemps un domaine où des méthodes mathématiques modernes permettaient d’accéder aux résultats intéressants pour l‘étude de systèmes physiques. Le calcul exacte, numérique et asymptotique de fonction de corrélation reste un de sujets les plus importants de la théorie de modèles intégrables quantiques. Dans ce cadre l’approche basée sur le calcul des facteurs de forme s’est révélée la plus efficace. Dans ce thèse, une méthode alternative fondée sur l'ansatz de Bethe algébrique est développée pour calculer des facteurs de formes dans la limite thermodynamique. Elle est appliqué et décrit dans le contexte de chaîne de spin isotrope XXX, qui est un des cas plus intéressant des modèles critiques où la zone de fermi est non-compacte
Since a long-time, the quantum integrable systems have remained an area where modern mathematical methods have given an access to interesting results in the study of physical systems. The exact computations, both numerical and asymptotic, of the correlation function is one of the most important subject of the theory of the quantum integrable models. In this context an approach based on the calculation of form factors has been proved to be a more effective one. In this thesis, we develop a new method based on the algebraic Bethe ansatz is proposed for the computation of the form-factors in thermodynamic limit. It is applied to and described in the context of isotropic XXX Heisenberg chain, which is one of the example of an interesting case of critical models where the Fermi-zone is non-compact

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Lavarelo, Arthur. „De la frustration et du désordre dans les chaînes et les échelles de spins quantiques“. Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00923197.

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Dans les systèmes de spins quantiques, la frustration et la basse dimensionnalité génèrent des fluctuations quantiques et donnent lieu à des phases exotiques. Cette thèse étudie un modèle d'échelle de spins avec des couplages frustrants le long des montants, motivé par les expériences sur le cuprate BiCu$_2$PO$_6$. Dans un premier temps, on présente une méthode variationnelle originale pour décrire les excitations de basse énergie d'une seule chaîne frustrée. Le diagramme de phase de deux chaînes couplées est ensuite établi à l'aide de méthodes numériques. Le modèle exhibe une transition de phase quantique entre une phase dimérisée est une phase à liens de valence résonnants (RVB). La physique de la phase RVB et en particulier l'apparition de l'incommensurabilité sont étudiées numériquement et par un traitement en champ moyen. On étudie ensuite les effets d'impuretés non-magnétiques sur la courbe d'aimantation et la loi de Curie à basse température. Ces propriétés magnétiques sont tout d'abord discutées à température nulle à partir d'arguments probabilistes. Puis un modèle effectif de basse énergie est dérivé dans la théorie de la réponse linéaire et permet de rendre compte des propriétés magnétiques à température finie. Enfin, on étudie l'effet d'un désordre dans les liens, sur une seule chaîne frustrée. La méthode variationnelle, introduite dans le cas non-désordonné, donne une image à faible désordre de l'instabilité de la phase dimérisée, qui consiste en la formation de domaines d'Imry-Ma délimités par des spinons localisés. Ce résultat est finalement discuté à la lumière de la renormalisation dans l'espace réel à fort désordre.

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Wendenbaum, Pierre. „Intrication et dynamique de trempe dans les chaînes de spins quantiques“. Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0170/document.

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L'étude menée dans cette thèse concerne la dynamique de systèmes quantiques hors de l'équilibre, et plus particulièrement leurs propriétés d'intrication. En effet, l'intrication est devenue un concept fondamental dans la physique moderne, grâce notamment au développement de l'information quantique. Nous avons dans un premier temps étudié la dynamique d'un modèle de bosons sur réseau après la trempe de leur potentiel de confinement. Dans la limite de coeur dur, nous avons développé une théorie hydrodynamique qui reproduit parfaitement les différents comportements observés. Nous nous sommes ensuite intéressés à la dynamique de deux spins défauts couplés à une chaîne d'Ising. Dans un premier temps, ces défauts ont été préparés dans un état séparable. Nous avons dans ce cas établi une formule donnant l'évolution temporelle de la matrice de densité réduite, qui nous a permis d'avoir accès à l'intrication créée par l'intermédiaire du couplage à la chaîne. Puis, nous avons considéré le cas de deux spins défauts initialement intriqués, et nous avons étudié l'influence d'un environnement hors de l'équilibre sur leurs propriétés de désintrication. Finalement, la dernière partie de cette thèse est consacrée à l'étude d'un système couplé à un environnement décrit par le processus d'interactions répétées. Nous avons étudié la relaxation du système dans deux régimes temporels différents. Pour des temps courts, l'état est bien décrit par un état stationnaire hors équilibre, dans lequel nous avons mis en évidence les propriétés d’échelle de certaines observables. Enfin, pour des temps longs, le système atteint un état stationnaire d'équilibre composé d'un produit d'états de Bell
The study carried in this thesis concerns the dynamics of out-Of-Equilibrium quantum systems, and more particularly their entanglement properties. Indeed, entanglement became a fundamental concept in modern physics, especially with the development of quantum information. We have in a first part studied the dynamics of a model of bosons on a lattice after the quench of their trapping potential. In the hard-Core limit, we developed an hydrodynamical theory which perfectly reproduced the observed behavior. Then, we have looked at the dynamics of two defect spins coupled to an Ising chain. When these defects have been prepared into a separable state, we have established a formula giving the evolution of the reduced density matrix, allowing us to have access to the entanglement create through the coupling to the chain. We considered then the case of two initially entangled defect spins, and we studied the influence of a non-Equilibrium environment on the disentanglement properties. Finally, the last part of this thesis is devoted to the study of a system coupled to an environment by means of the repeated interactions process. We studied the relaxation of the system in two different time regimes. For short times, the state is well described by a non-Equilibrium-Steady-State, in which we highlighted the scaling properties of some observables. For long times, the system reaches an equilibrium steady state made of a product of Bell states

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Atas, Yasar Yilmaz. „Quelques aspects du chaos quantique dans les systèmes de N-corps en interaction : chaînes de spins quantiques et matrices aléatoires“. Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112221/document.

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Mon travail de thèse est consacré à l’étude de quelques aspects de la physique quantique des systèmes quantiques à N corps en interaction. Il est orienté vers l’étude des chaînes de spins quantiques. Je me suis intéressé à plusieurs questions relatives aux chaînes de spins quantiques, du point de vue numérique et analytique à la fois. J'aborde en particulier les questions relatives à la structure des fonctions d'onde, la forme de la densité d'états et les propriétés spectrales des Hamiltoniens de chaînes de spins. Dans un premier temps, je présenterais très rapidement les techniques numériques de base pour le calcul des vecteurs et valeurs propres des Hamiltonien de chaînes de spins. Les densités d’états des modèles quantiques constituent des quantités importantes et très simples qui permettent de caractériser les propriétés spectrales des systèmes avec un grand nombre de degrés de liberté. Alors que dans la limite thermodynamique, les densités d'états de la plupart des modèles intégrables sont bien décrites par une loi gaussienne, dans certaines limites de couplage de la chaîne de spins au champ magnétique et pour un nombre de spins N fini sur la chaîne, on observe l’apparition de pics dans la densité d’états. Je montrerais que la connaissance des deux premiers moments du Hamiltonien dans le sous-espace dégénéré associé à chaque pics donne une bonne approximation de la densité d’états. Dans un deuxième temps je m'intéresserais aux propriétés spectrales des Hamiltoniens de chaînes de spins quantiques. L’un des principal résultats sur la statistique spectrale des systèmes quantiques concerne le comportement universel des fluctuations des mesures telles que l’espacement entre valeurs propres consécutives. Ces fluctuations sont bien décrites par la théorie des matrices aléatoires mais la comparaison avec les prédictions de cette théorie nécessite généralement une opération sur le spectre du Hamiltonien appelée unfolding. Dans les problèmes quantiques de N corps, la taille de l’espace de Hilbert croît généralement exponentiellement avec le nombre de particules, entraînant un manque de données pour pouvoir faire une statistique. Ces limitations ont amené l’introduction d’une nouvelle mesure se passant de la procédure d’unfolding basée sur le rapport d’espacements successifs plutôt que les espacements. En suivant l’idée du “surmise” de Wigner pour le calcul de la distribution de l’espacement, je montre comment calculer une approximation de la distribution du rapport d’espacements dans les trois ensembles gaussiens invariants en faisant le calcul pour des matrices 3x3. Les résultats obtenus pour les différents ensembles de matrices aléatoires se sont révélés être en excellent accord avec les résultats numériques. Enfin je m’intéresserais à la structure des fonctions d’ondes fondamentales des modèles de chaînes de spins quantiques. Les fonctions d’onde constituent, avec le spectre en énergie, les objets fondamentaux des systèmes quantiques : leur structure est assez compliquée et n’est pas très bien comprise pour la plupart des systèmes à N corps. En raison de la croissance exponentielle de la taille de l’espace de Hilbert avec le nombre de particules, l’étude des vecteurs propres est une tâche très difficile, non seulement du point de vue analytique mais aussi du point de vue numérique. Je démontrerais en particulier que l’état fondamental de tous les modèles que nous avons étudiés est multifractal avec en général une dimension fractale non triviale
My thesis is devoted to the study of some aspects of many body quantum interacting systems. In particular we focus on quantum spin chains. I have studied several aspects of quantum spin chains, from both numerical and analytical perspectives. I addressed especially questions related to the structure of eigenfunctions, the level densities and the spectral properties of spin chain Hamiltonians. In this thesis, I first present the basic numerical techniques used for the computation of eigenvalues and eigenvectors of spin chain Hamiltonians. Level densities of quantum models are important and simple quantities that allow to characterize spectral properties of systems with large number of degrees of freedom. It is well known that the level densities of most integrable models tend to the Gaussian in the thermodynamic limit. However, it appears that in certain limits of coupling of the spin chain to the magnetic field and for finite number of spins on the chain, one observes peaks in the level density. I will show that the knowledge of the first two moments of the Hamiltonian in the degenerate subspace associated with each peak give a good approximation to the level density. Next, I study the statistical properties of the eigenvalues of spin chain Hamiltonians. One of the main achievements in the study of the spectral statistics of quantum complex systems concerns the universal behaviour of the fluctuation of measure such as the distribution of spacing between two consecutive eigenvalues. These fluctuations are very well described by the theory of random matrices but the comparison with the theoretical prediction generally requires a transformation of the spectrum of the Hamiltonian called the unfolding procedure. For many-body quantum systems, the size of the Hilbert space generally grows exponentially with the number of particles leading to a lack of data to make a proper statistical study. These constraints have led to the introduction of a new measure free of the unfolding procedure and based on the ratio of consecutive level spacings rather than the spacings themselves. This measure is independant of the local level density. By following the Wigner surmise for the computation of the level spacing distribution, I obtained approximation for the distribution of the ratio of consecutive level spacings by analyzing random 3x3 matrices for the three canonical ensembles. The prediction are compared with numerical results showing excellent agreement. Finally, I investigate eigenfunction statistics of some canonical spin-chain Hamiltonians. Eigenfunctions together with the energy spectrum are the fundamental objects of quantum systems: their structure is quite complicated and not well understood. Due to the exponential growth of the size of the Hilbert space, the study of eigenfunctions is a very difficult task from both analytical and numerical points of view. I demonstrate that the groundstate eigenfunctions of all canonical models of spin chain are multifractal, by computing numerically the Rényi entropy and extrapolating it to obtain the multifractal dimensions

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Voliotis, Dimitrios. „Contribution à l’étude des chaînes de spin quantique avec une perturbation aléatoire ou apériodique“. Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0253/document.

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Au cours de cette thèse, nous avons étudié le comportement critique de chaînes de spins quantiques en présence de couplages désordonnés ou répartis de manière apériodique. Il est bien établi que le comportement critique des chaînes de spins quantiques d’Ising et de Potts est gouverné par le même point fixe de désordre infini. Nous avons implémenté́ une version numérique de la technique de renormalisation de désordre infini (SDRG) afin de tester cette prédiction. Dans un second temps, nous avons étudié la chaîne quantique d’Ashkin-Teller désordonnée par renormalisation de la matrice densité́ (DMRG). Nous confirmons le diagramme de phase précédemment proposé en déterminant la position des pics du temps d’autocorrélation intégré des corrélations spin-spin et polarisation-polarisation ainsi que ceux des fluctuations de l’aimantation et de la polarisation. Enfin, l’existence d’une double phase de Griffiths est confirmée par une étude détaillée de la décroissance des fonctions d’autocorrélation en dehors des lignes critiques. Comme attendu, l’exposant dynamique diverge à l’approche de ces lignes. Dans le cas apériodique, nous avons étudié les chaînes quantiques d’Ising et de Potts. En utilisant la méthode SDRG, nous avons confirmé les résultats connus pour la chaîne d’Ising et proposé des estimations de la dimension d’échelle magnétique. Dans le cas du modèle de Potts à q états, nous avons estimé l’exposant magnétique et observé qu’il était indépendant du nombre d’états q pour toutes les séquences dont l’exposant de divagation est nul. Toutefois, nous montrons que l’exposant dynamique est fini et augmente avec le nombre d’états q. En revanche, pour la séquence de Rudin-Shapiro, les résultats sont compatibles avec un point fixe de désordre infini et donc un exposant dynamique infini
In the present thesis, the critical and off-critical behaviors of quantum spin chains in presence of a random or an aperiodic perturbation of the couplings is studied. The critical behavior of the Ising and Potts random quantum chains is known to be governed by the same Infinite-Disorder Fixed Point. We have implemented a numerical version of the Strong-Disorder Renormalization Group (SDRG) to test this prediction. We then studied the quantum random Ashkin-Teller chain by Density Matrix Renormalization Group. The phase diagram, previously obtained by SDRG, is confirmed by estimating the location of the peaks of the integrated autocorrelation times of both the spin-spin and polarization-polarization autocorrelation functions and of the disorder fluctuations of magnetization and polarization. Finally, the existence of a double-Griffiths phase is shown by a detailed study of the decay of the off-critical autocorrelation functions. As expected, a divergence of the dynamical exponent is observed along the two transition lines. In the aperiodic case, we studied both the Ising and Potts quantum chains. Using numerical SDRG, we confirmed the known analytical results for the Ising chains and proposed a new estimate of the magnetic scaling dimension.For the quantum q-state Potts chain, we estimated the magnetic scaling dimension for various aperiodic sequences and showed that it is independent of q for all sequences with a vanishing wandering exponent. However, we observed that the dynamical exponent is finite and increases with the number of states q. In contrast, for the Rudin-Shapiro sequence, the results are compatible with an Infinite-Disorder Fixed Point with a diverging dynamical exponent, equipe de renormalization

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Bocquet, Marc. „Chaînes de Spins, Fermions de Dirac, et Systèmes Désordonnés“. Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00001560.

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La première partie de cette thèse traite des chaînes de spins quantiques. On étudie tout d'abord des systèmes de spins quantiques qui sont reliés de façon continue à la chaîne de Heisenberg s=1. La construction d'un modèle sigma non-linéaire permet d'estimer le gap de ces systèmes. On étudie ensuite une chaîne de spins s=1/2 dopée par des impuretés non-magnétiques possédant un spin nucléaire. A l'aide de techniques de bosonisation, on calcule analytiquement le temps de relaxation longitudinal d'une impureté en fonction de la température, corrections logarithmiques incluses. Ce type d'analyse est également mené sur un liquide de Luttinger chiral, modélisant par exemple un demi-fil quantique. La deuxième partie est consacrée aux systèmes désordonnées en basse dimension. Des liens formels sont éclaircis entre modèle désordonné sur réseau, fermions de Dirac en milieu aléatoire, chaînes de spins supersymétriques non-compactes et modèle sigma non-linéaire. Le détail des calculs est donné sur l'exemple de la transition entre plateaux de l'effet Hall quantique entier. On calcule ensuite exactement les densités d'états et les longueurs de localisation typiques d'un fermion de Dirac en dimension 1 dans des potentiels aléatoires de différentes natures. De nombreux modèles de théorie de la matière condensée, comme par exemple la chaîne XX désordonnée, se ramènent à ce système. Puis nous étudions les fermions de Dirac en dimension 2 en milieu aléatoire. Plus particulièrement, nous analysons le cas de fermions en masse aléatoire. Ce modèle décrit les excitations de basse énergie d'un supraconducteur d'onde $d$ dont les impuretés sont magnétiques. Un diagramme de phase est proposé. Il s'articule autour du point tricritique des fermions de Dirac libres et fait apparaître une phase métallique thermique inattendue.

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Faure, Quentin. „Transitions de phases quantiques dans le composé quasi-1D antiferromagnétique de type Ising BaCo2V2O8“. Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAY063/document.

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Ce manuscrit présente l’étude de transitions de phase quantiques dans l’oxyde BaCo2V2O8, un système antiferromagnétique quasi-unidimensionnel constitué de chaînes d’ions cobalt portant un spin effectif S = 1/2 caractérisé par une forte anisotropie de type Ising. Lors de ce travail, nous avons étudié les propriétés statiques et dynamiques de BaCo2V2O8 sous l’effet de différents paramètres physiques.Notre première étude a porté sur l’effet d’un champ magnétique transverse, i.e. appliqué perpendiculairement à l’axe Ising. Il a été proposé que lors de l’application d’un tel champ, un champ magnétique alterné effectif est induit perpendiculairement à l’axe d’anisotropie et au champ uniforme appliqué. La comparaison d'expériences de diffusion (élastique et inélastique) de neutrons et de calculs numériques nous a permis de montrer que ce champ alterné entre en compétition avec l’anisotropie. Ceci aboutit à une transition de phase originale, dite topologique, que l'on peut modéliser par une théorie quantique des champs nommée « modèle de double sine-Gordon » qui décrit la compétition entre deux excitations topologiques duales. Nous avons pu montrer que BaCo2V2O8 sous champ magnétique transverse était la première réalisation d'une telle théorie.La seconde étude était consacrée à BaCo2V2O8 sous champ magnétique longitudinal, i.e. un champ appliqué parallèlement à l’axe Ising. La dynamique de spins a été sondée grâce à la diffusion inélastique de neutrons et nous avons montré qu’au-dessus d’un champ critique de 4 T, celle-ci semble en accord avec le spectre des fluctuations de spin attendu pour un liquide de Tomonaga Luttinger (TLL). De plus, les calculs numériques ont confirmé que, du fait de l’anisotropie de type Ising dans ce système, la majorité du poids spectral du spectre en énergie est porté par les fluctuations de spins de type longitudinales. Ce résultat est la signature d'un comportement quantique sans analogue classique avec des fluctuations de basses énergies essentiellement longitudinales pilotant la physique du système. Enfin, c’est la première fois que la dynamique de spin dans des chaînes de type Ising a pu être sondée dans cette phase TLL.Les deux dernières études sont préliminaires. Le diagramme de phase de BaCo2V2O8 a été sondé par des mesures calorimétriques sous l’application d’une pression hydrostatique et d’un champ magnétique longitudinal. Afin d’obtenir des pressions allant jusqu’à 10 GPa, nous avons utilisé une cellule à enclumes de diamant. Nous avons effectué des mesures de chaleur spécifique qui nous ont permis de sonder l'effet de la pression sur le Hamiltonien de BaCo2V2O8 au travers de son diagramme de phase $(H, P, T)$. Enfin, nous avons étudié l’effet de la substitution des ions magnétiques Co2+ par des impuretés non-magnétiques Mg2+. Les expériences de diffraction neutronique sous champ longitudinal ont montré que la température et le champ critiques diminuent proportionnellement à la concentration en impuretés. La dynamique de spins à champ magnétique nul a aussi été sondée et révèle l’apparition de modes non-dispersifs, provenant possiblement de l’effet de segmentation des chaînes par les impuretés.En conclusion, nos études expérimentales couplées à des calculs numériques nous ont permis de dévoiler une physique extrêmement riche dans ce composé modèle pour l'étude du magnétisme quantique et des transitions de phase quantiques
This manuscript is devoted to the study of quantum phase transitions in the BaCo2V2O8 oxide, a quasi-one dimensional antiferromagnet consisting of spin chains of cobalt magnetic ions carrying an effective spin S = 1/2 showing a strong Ising-like anisotropy. To achieve this, we have studied BaCo2V2O8 under the effect of different physical parameters.Our first study concerned the effect of a transverse magnetic field, i.e. applied perpendicularly to the Ising axis. It has been shown that when BaCo2V2O8 is subjected to such a field, an effective staggered magnetic field is induced perpendicularly to both the Ising-axis and the uniform applied field. Using neutron scattering experiments (both elastic and inelastic) compared to numerical calculations, we have proved that this staggered field competes with the Ising-like anisotropy. This leads to a very original quantum phase transition. Our system can actually be mapped onto a quantum field theory called “double sine-Gordon model”, describing the competition between two dual topological excitations. We have thus shown that BaCo2V2O8 under a transverse magnetic field is the first experimental realization of such a theory.The second study was devoted to the effect of a longitudinal magnetic field, i.e. a field applied parallel to the Ising-axis. The spin-dynamics have been investigated by means of inelastic neutron scattering experiments and it has been shown that above a critical field of 4 T, it corresponds to the one expected for a Tomonaga Luttinger liquid phase (TLL). Moreover, numerical calculations have shown that, because of the Ising-like anisotropy in this system, the majority of the spectral weight in the energy spectrum is carried by longitudinal spin fluctuations. This result is the signature of a quantum behavior without classical analogous with low energy longitudinal fluctuations driving the physics of the system. Finally, this is the first time that the dispersion spectrum for an Ising-like spin 1/2 chain could be probed in this TLL phase.The last two studies are preliminary work. The phase diagram of BaCo2V2O8 has been probed by calorimetric measurements under pressure and under a longitudinal magnetic field. Pressures up to 10 GPa have been obtained using a diamond anvil cell. We have then performed specific heat measurements allowing us to investigate the effect of pressure on the Hamiltonian of BaCo2V2O8 through its (H, P, T) phase diagram. Finally, we have also started to study the effect of the substitution of magnetic ions Co2+ by non-magnetic impurities Mg2+. The neutron diffraction experiments under a longitudinal magnetic field have shown that the critical temperature and critical field decrease proportionally to the concentration of impurities. The spin-dynamics at zero-field has also been investigated and reveals the appearance of non-dispersive magnetic modes, which possibly comes from the finite size effect of the spin chains segmented by the non-magnetic impurities.In conclusion, our experimental studies associated to numerical calculations allowed us to unveil a very rich physics in this model compound for the study of quantum magnetism and quantum phase transitions

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Brunel, Vivien. „Systèmes de spins quantiques unidimensionnels. Désordre et impuretés“. Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 1999. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00000893.

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Cette thèse regroupe trois travaux qui concernent respectivement la chaîne de spins 1 désordonnée, les impuretés non magnétiques dans la chaîne de spins 1/2 et les processus de réaction-diffusion. La chaîne de spins 1 sous faible désordre est étudiée par la bosonisation abélienne et le groupe de renormalisation. Cette technique permet de prendre en compte la compétition entre le désordre et les interactions, et prédit le devenir des différentes phases de la chaîne de spins 1 anisotrope sous plusieurs types de désordre. L'un des résultats est la grande stabilité de la phase de Haldane, et l'instabilité de la phase antiferromagnétique sous champ magnétique aléatoire, qui sont prouvés par des arguments de groupe de renormalisation. Un deuxième travail utilise les impuretés non magnétiques comme sondes locales des corrélations dans la chaîne de spins 1/2. Dans le cas où les impuretés sont couplées au bord de la chaîne, je prédis un comportement en température du taux de relaxation du spin nucléaire des impuretés (11T,) radicalement différent du cas où ces mêmes impuretés sont couplées à la chaîne tout entière. Ceci peut en particulier être utilisé pour mesurer les exposants de surface des systèmes quantiques unidimensionnels. Le dernier travail traite des processus réaction-diffusion à une dimension dont la matrice de transfert s'exprime comme un modèle de spin. La transformation de Jordan-Wigner permet d'obtenir une théorie des champs fermionique dont les exposants critiques se déduisent du groupe de renormalisation. Cette nouvelle approche fournit une méthode alternative aux développements en c, et semble validée par l'accord raisonnable avec les résultats numériques pour la réaction dé Schlôgl.

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Roubert, Benoît. „Approche semi-classique de l'information quantique“. Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/1123/.

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Aujourd'hui, une large communauté de scientifiques travaille en vue de la réalisation d'un ordinateur quantique, une machine dont il est montré qu'elle peut offrir, au moins en théorie, et en particulier pour les problèmes dont la complexité croît exponentiellement avec la taille du système, des performances inaccessibles à ses homologues classiques. Cette thèse s'intéresse à la possibilité de réaliser une approche semi-classique de l'information quantique dans deux domaines d'intérêt : celui du clonage approché d'un qubit, et celui de l'amplification de spins dans des chaînes de spins. Dans la première partie de cette thèse est étudié le rôle de l'interférence dans les cloneurs quantiques. Nous étudions en particulier le cas de cloneurs sans interférence (au sens définit dans la thèse) qui se révèle être un cas intermédiaire (que l'on peut qualifier de semi-classique) entre les cloneurs purement quantiques (qui propagent cohérences et probabilités des matrices densités) et les cloneurs classiques (qui ne propagent que les probabilités). Dans la seconde partie, on s'intéresse au phénomène d'amplification de spin qui permet d'amplifier l'état d'un spin unique comme état de polarisation de la chaîne toute entière, problème pour lequel l'approche semi-classique (valable en raison du grand nombre de spins) est utilisée pour montrer l'importance inattendue jouée par les effets de bords dans de tels systèmes
Today, a large community of scientists is working to make possible the achievement of a quantum computer, a machine that can offer at least in theory (and especially for problems whose complexity grows exponentially with the size of the system) a degree of performance inaccessible to its classical counterpart. This thesis is looking at the possibility of producing a semi-classical approach of quantum information in two areas of interest: the cloning of a qubit, and the amplification of spin in spin chains. In the first part of this thesis is studied the role of interference in quantum cloners. We study in particular the case of cloners without interference (as defined, in the thesis) that turned out to be an intermediary case (that can be qualified of semi-classical) between purely quantum cloners (which propagate coherences and probabilities of density matrices) and classical cloners (which carry only the probabilities). In the second part, the phenomenon of amplification is studied in spin chains, which allows to amplify the state of a unique spin in a state of polarization of the entire chain, problem for which the semi-classical approach (valid because of the large number of spins) is used to show the unexpectedly important role played by the edge effects in these kind of systems

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Stephan, Jean-Marie. „Intrication dans des systèmes quantiques à basse dimension“. Thesis, Paris 11, 2011. http://www.theses.fr/2011PA112308.

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On a compris ces dernières années que certaines mesures d'intrications sont un outil efficace pour la compréhension et la caractérisation de phases nouvelles et exotiques de la matière, en particulier lorsque les méthodes traditionnelles basées sur l'identification d'un paramètre d'ordre sont insuffisantes. Cette thèse porte sur l'étude de quelques systèmes quantiques à basse dimension où un telle approche s'avère fructueuse. Parmi ces mesures, l'entropie d'intrication, définie via une bipartition du système quantique, est probablement la plus populaire, surtout à une dimension. Celle-ci est habituellement très difficile à calculer en dimension supérieure, mais nous montrons ici que le calcul se simplifie drastiquement pour une classe particulière de fonctions d'ondes, nommées d'après Rokhsar et Kivelson. L'entropie d'intrication peut en effet s'exprimer comme une entropie de Shannon relative à la distribution de probabilité générée par les composantes de la fonction d'onde du fondamental d'un autre système quantique, cette fois-ci unidimensionnel. Cette réduction dimensionnelle nous permet d'étudier l'entropie aussi bien par des méthodes numériques (fermions libres, diagonalisations exactes, ...) qu'analytiques (théories conformes). Nous argumentons aussi que cette approche permet d'accéder facilement à certaines caractéristiques subtiles et universelles d'une fonction d'onde donnée en général.Une autre partie de cette thèse est consacrée aux trempes quantiques locales dans des systèmes critiques unidimensionnels. Nous insisterons particulièrement sur une quantité appelée écho de Loschmidt, qui est le recouvrement entre la fonction d'onde avant la trempe et la fonction d'onde à temps t après la trempe. En exploitant la commensurabilité du spectre de la théorie conforme, nous montrons que l'évolution temporelle doit être périodique, et peut même être souvent obtenue analytiquement. Inspiré par ces résultats, nous étudions aussi la contribution de fréquence nulle à l'écho de Loschmidt après la trempe. Celle-ci s'exprime comme un simple produit scalaire -- que nous nommons fidélité bipartie -- et est une quantité intéressante en elle-même. Malgré sa simplicité, son comportement se trouve être très similaire à celui de l'entropie d'intrication. Pour un système critique unidimensionnel en particulier, notre fidélité décroît algébriquement avec la taille du système, un comportement rappelant la célèbre catastrophe d'Anderson. L'exposant est universel et relié à la charge centrale de la théorie conforme sous-jacente
In recent years, it has been understood that entanglement measures can be useful tools for the understanding and characterization of new and exotic phases of matter, especially when the study of order parameters alone proves insufficient. This thesis is devoted to the study of a few low-dimensional quantum systems where this is the case. Among these measures, the entanglement entropy, defined through a bipartition of the quantum system, has been perhaps one of the most heavily studied, especially in one dimension. Such a quantity is usually very difficult to compute in dimension larger than one, but we show that for a particular class of wave functions, named after Rokhsar and Kivelson, the entanglement entropy of an infinite cylinder cut into two parts simplifies considerably. It can be expressed as the Shannon entropy of the probability distribution resulting from the ground-state wave function of a one-dimensional quantum system. This dimensional reduction allows for a detailed numerical study (free fermion, exact diagonalizations, \ldots) as well as an analytic treatment, using conformal field theory (CFT) techniques. We also argue that this approach can give an easy access to some refined universal features of a given wave function in general.Another part of this thesis deals with the study of local quantum quenches in one-dimensional critical systems. The emphasis is put on the Loschmidt echo, the overlap between the wave function before the quench and the wave function at time t after the quench. Because of the commensurability of the CFT spectrum, the time evolution turns out to be periodic, and can be obtained analytically in various cases. Inspired by these results, we also study the zero-frequency contribution to the Loschmidt echo after such a quench. It can be expressed as a simple overlap -- which we name bipartite fidelity -- and can be studied in its own right. We show that despite its simple definition, it mimics the behavior of the entanglement entropy very well. In particular when the one-dimensional system is critical, this fidelity decays algebraically with the system size, reminiscent of Anderson's celebrated orthogonality catastrophe. The exponent is universal and related to the central charge of the underlying CFT

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Catalano, Alberto Giuseppe. „Understanding and exploiting non-local effects in quantum spin chains“. Electronic Thesis or Diss., Strasbourg, 2024. http://www.theses.fr/2024STRAF022.

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À l'aube de la seconde révolution quantique, comprendre et exploiter les phénomènes résultant de l'interaction entre la non-localité intrinsèque de la mécanique quantique et les interactions purement non-locales est d'une importance cruciale pour le développement de nouvelles technologies quantiques. Dans cette thèse, nous nous concentrerons principalement sur les effets non-locaux introduits par la frustration topologique (FT), une forme de frustration faible qui a été introduite pour la première fois dans le contexte des chaînes de spins quantiques antiferromagnétiques en appliquant les conditions aux limites frustrées, réalisées comme une combinaison de conditions aux limites périodiques et d'un nombre impair de spins. Notre objectif est double. D'une part, nous améliorerons la compréhension théorique des phases topologiquement frustrées. Au-delà de ces implications théoriques, ce travail démontrera que les chaînes de spins FT présentent un potentiel technologique convaincant, les proposant comme des candidats compétitifs pour le développement de batteries quantiques robustes et efficaces
At the verge of the second quantum revolution, understanding and exploiting the phenomena resulting from the interplay between the intrinsic non-locality of quantum mechanics and purely non-local interactions is of crucial importance for the development of novel quantum technologies. In this thesis, we will mostly focus on the non-local effects introduced by topological frustration (TF), a form of weak frustration that was first introduced in the context of antiferromagnetic quantum spin chains by applying the so called frustrated boundary conditions, realized as a combination of periodic boundary conditions and odd number of spins. Our goal is double. From one side, we will further improve the theoretical understanding of topologically frustrated phases. Beyond these theoretical implications, this work will demonstrate that TF spin chains exhibit compelling technological potential, proposing them as competitive candidates for the development of robust and efficient quantum batteries

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Bertaina, Sylvain. „Résonance paramagnétique électronique de BaCu2Ge2O7 : matériau modèle pour l'étude des chaînes de spins quantiques avec interaction Dzyaloshinskii-Moriya“. Phd thesis, Aix-Marseille 3, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010915.

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Le BaCu2Ge2O7 est le meilleur composé à chaînes de spins S=1/2 AFM possédant l'interaction Dzyaloshinskii-Moriya (DM) avec un échange J=540K et TN=8.5K. Nous avons effectué des mesures de résonance antiferromagnétique (RAFM) multifréquences ce qui a permis de mettre en évidence la présence de deux sources de champ alterné induit (hST) : l'interaction DM et le tenseur g. Nous avons également pu mesurer directement l'amplitude de l'interaction DM. Des mesures de RPE en bande X nous ont montré un comportement linéaire en T de ΔH(T), une inversion relative de ΔH(T) des axes principaux à basse température et l'absence de phénomène critique de la raie RPE à l'approche de TN. La différence observée entre χRPE et χStatic laisse présager un second mode RPE non observé. Des mesures de RPE à plus haute fréquence ont montré qu'en absence de hST, ΔH(T) est indépendant de H et qu'en présence de hST, ΔH(T) diverge en (hST/T)² ce qui est en accord avec la récente théorie d'Oshikawa-Affleck.

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Soriano, Loïc. „Etude par résonance paramagnétique électronique de la cohérence de spin dans les composés organiques (o-DMTTF)2X (X = CI, BR,I,NO2 et NO3)“. Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2022. http://www.theses.fr/2022AIXM0514.

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Cette thèse est une étude par résonance paramagnétique électronique (RPE) des sels organiques quasi-unidimensionnels (o-DMTTF)2X (X = Cl, Br, I, NO2 et NO3). D'un point de vue magnétique ces composés sont des chaînes de spins 1/2 avec un couplage antiferromagnétique et subissent une transition de spin-Peierls en dessous de T < TSP . A haute température, nous avons étudié le comportement des chaînes uniformes. Pendant la transition de spin-Peierls, nous avons déterminé la dépendance en température du gap de spin-Peierls et de la dimérisation des chaînes. A basse température, nous avons montré l'existence des défauts intrinsèques piégeant des solitons magnétiques. Nous avons également observé que 50 % solitons sont isolés et 50 % forment des paires par un fort couplage d'échange. Par la suite, la mesure des oscillations de Rabi nous a permis de montrer que les solitons et les paires de solitons ont respectivement une dynamique cohérente de spin 1/2 et de spin 1. Dans un deuxième temps nous avons étudié les mécanismes de décohérence et de relaxation dans les chaînes de spins par des séquences de RPE pulsée . Pour cela nous avons identifié les processus de relaxation intervenant dans le temps de relaxation spin-réseau T1, certains composés suivent un processus Orbach et d'autres Raman. Nous avons identifé et quantifé la décohérence causée par les interactions spin-spin comme la diffusion spectrale et instantanée. Cette étude nous a permis de conclure que notre système possède un temps de cohérence intrinsèque et peu sensible à la concentration en défauts. Ces travaux tentent de concilier la physique des aimants fortement corrélés et celles des systèmes magnétiques dilués
This thesis focuses on the electron paramagnetic resonance (EPR) study of the one-dimensionnal organic salts (o-DMTTF)2X with centrosymmetric (X = Cl, Br and I) andnon centrosymmetric (X = NO2, NO3) counteranions. These organic compounds are antiferromagnetic spin 1/2 chains and below TSP a spin-Peierls transition occurs. At high temperature we have studied their uniform spin chains behavior. During spin-Peierls transition, we have determined the spin gap and dimerisation temperature dependences. At lower temperature we have provided evidence of intrinsic defects which pinned magnetic solitons. We have shown that the one-half of the total number of solitons are in isolation whereas the other half form pairs with a strong magnetic coupling. The Rabi oscillations of both the single-soliton and the soliton-dimer have been observed and they have respectly the spin dynamics of spin 1/2 and spin 1. In a second time, by means of pulse EPR sequences we have studied decoherence and spin relaxation mechanisms in spin chains. For this purpose we have identified relaxation processes involved in the spin-lattice relaxation, the dominant process is sometimes Orbach next time Raman. We have identified and quantified electron spin decoherence sources like spectral and instantaneous diffusion. We have found that our system has an intrinsic coherence lifetime not related to the concentration of defects. This work tries to make the connection between strongly correlated magnets and diluted spin systems

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Belliard, Samuel. „Applications de l'ansatz de Bethe Algébrique et au-delà“. Chambéry, 2009. http://www.theses.fr/2009CHAMS037.

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Dans cette thèse, nous discuterons des systèmes intégrables quantiques et des chaînes de spins. Nous présenterons la notion d'intégrabilité quantique ainsi que des structures mathématiques, les groupes quantiques, reliées à cette dernière. Cela nous permettra d'introduire les chaînes de spins « universelles » étudiées par le groupe d' Annecy depuis plusieurs années. Ces chaînes « universelles » ont la particularité d'englober l'ensemble des chaînes de spins préalablement étudiées dans la littérature. La question posée pour cette thèse était d'utiliser l'ansatz de Bethe algébrique pour déterminer les valeurs propres et les vecteurs propres de ces chaînes de spins « universelles ». Nous discuterons donc cette méthode pour les chaînes de spins périodiques et avec bords. Cette étude mettra en évidence les limites de l'ansatz de Bethe algébrique pour certaines chaînes avec bords et nous présenterons un nouveau cadre mathématique qui permettrait d'obtenir le spectre dans ces cas. Nous discuterons aussi le problème du produit scalaire des vecteurs propres obtenus grâce à l'ansatz de Bethe algébrique
In this thesis, we will discuss quantum integrable systems and spin chains. We will present the notion of quantum integrability and a related algebraic structure, the quantum group. This study allows us to introduce the « universal» spin chains used by the Annecy group few years ago. These « universal » chains encompass all the spins chains studied in the literature. The purpose of this thesis is to evaluate, with the algebraic Bethe ansatz (ABA), the eigenvalues and eigenvectors of these « universal» spins chains. We will discuss the case of closed and open spin chains. This study will highlight the limit of the ABA for open spins chains and we will present a new mathematical framework that may allow to find the spectral problem in this case. We will also discuss the computation of the scalar product between two eigenvectors obtained with the ABA

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Vu, Thi Thao. „Les relations de q-Dolan-Grady d'ordre supérieur et certains systèmes intégrales quantiques“. Thesis, Tours, 2015. http://www.theses.fr/2015TOUR4027/document.

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Dans cette thèse, la connexion entre certaines structures algébriques récentes (algèbres tridiagonales, algèbre q-Onsager, algèbres q-Onsager généralisées), la théorie des représentations (paire tridiagonale, paire de Leonard, polynômes orthogonaux), certaines des propriétés de ces algèbres et l’analyse de modèles intégrables quantiques sur le réseau (la chaîne de spin XXZ ouverte aux racines de l’unité) est considérée
In this thesis, the connection between recently introduced algebraic structures (tridiagonal algebra, q-Onsager algebra, generalized q-Onsager algebras), related representation theory (tridiagonal pair, Leonard pair, orthogonal polynomials), some properties of these algebras and the analysis of related quantum integrable models on the lattice (the XXZ open spin chain at roots of unity) is considered

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Bondesan, Roberto. „Edge states and supersymmetric sigma models“. Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00808736.

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Une propriété fondamentale de l'effet Hall quantique est la présence des états de bord. Ils résistent á la localisation et sont responsables de la quantification parfaite de la conductance de Hall. La transition entre les plateaux d'effet Hall quantique entier est une transition de délocalisation, qui peut être identifiée comme un point fixe de couplage fort d'un modèle sigma supersymétrique en 1+1-dimensions avec terme topologique theta. La théorie conforme décrivant cette transition présente des caractéristiques inhabituelles telles que la non-unitarité, et a résisté á toute tentative de résolution jusqu'á présent. Dans cette thèse, nous étudions le rôle des états de bord dans les transitions d'effet Hall, en utilisant des discrétisations sur réseau de modèles sigma. Les états de bord correspondent aux conditions aux bord pour les champs des modèles sigma, et peuvent être discrétisés en terme de chaînes de spins quantiques ou de modèles géométriques (de boucles). Pour l'effet Hall de spin, un équivalent de l'effet Hall entier pour le transport de spin (classe C), nos techniques permettent le calcul exact des exposants critiques des théories conformes avec bord décrivant les transitions entre plateaux élevés. Nos prédictions pour la moyenne de la conductance de spin sont validées par des simulations numériques des problèmes de localisation correspondant. Dans cette thèse, envisageant des applications au transport dans les modèles sur réseau des électrons désordonnés en 2+1-dimensions, et aux trempes dans des systèmes quantiques á une dimension, nous avons également développé un nouveau formalisme pour calculer des fonctions de partition de systèmes critiques sur un rectangle. Comme application, nous dérivons des formules de probabilités pour les marches auto-évitantes.

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Dutoit, Charles-Emmanuel. „Etude par résonance paramagnétique électronique des composés organiques (TMTTF)₂X (X=AsF₆,PF₆ et SbF₆)“. Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4334.

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Ce travail de thèse porte sur l'étude par la résonance paramagnétique électronique (RPE) des sels à transfert de charge quasi-unidimensionnels (TMTTF)₂X (X=AsF₆, PF₆, SbF₆), matériaux modèles de chaînes de spins quantiques. Tout d'abord, nous avons examiné en onde continue et sur une large gamme de température et de fréquence, la phase d'ordre de charge déjà observée dans ces matériaux en dessous de la température TCO. Nous avons mis en évidence deux nouveaux phénomènes à T≺TCO: la rotation des axes principaux du facteur g et une modification structurale liée à un dédoublement de la maille cristallographique. Un calcul de chimie quantique a été réalisé à l'aide de la méthode DFT confirmant nos résultats expérimentaux. Dans la seconde partie de ces travaux de thèse, nous avons présenté les résultats obtenus par RPE en onde continue et en onde pulsée sur l'étude des défauts corrélés dans les systèmes à chaînes de spins. En onde continue, nous avons détecté pour la première fois une raie RPE fine à basse température, suggérant la présence de défauts corrélés ayant les caractéristiques de solitons. Les mesures par RPE pulsée nous ont permis d'observer les premières oscillations de Rabi de solitons piégés et de déterminer leur caractère robuste. Ces derniers résultats offrent une approche alternative aux qubits à base de spins pour le traitement de l’information quantique
This thesis focuses on the study by Electron Paramagnetic Resonance (EPR) of the quasi-one-dimensional charge transfer salts (TMTTF)₂X (X=AsF₆, PF₆, SbF₆), model materials of quantum spin chains. First, we have examined in continuous wave and on a wide range of temperature and frequency, the charge-ordered phase already observed in these materials below the temperature TCO. We have identified two new phenomena at T≺TCO: the rotation of the principal axes of the g factor and a structural change related to a doubling of the unit cell parameter. A quantum chemical calculation was carried out using DFT confirming our experimental results. In the second part of the thesis, we have presented the results obtained by EPR in continuous wave and pulsed wave on the correlated defects study in spin chain systems. In continuous wave, we have detected for the first time a narrow EPR line at low temperature, suggesting the presence of correlated defects having the characteristics of solitons. The pulsed EPR measurements allowed us to observe the first Rabi oscillations of trapped solitons and to determine their robust character. These latter results offer an alternative approach for spin qubits in quantum information processing

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Jin, Tony. „From noisy spin chains to quantum exclusion processes : case studies of stochastic open quantum many-body systems“. Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEE033.

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Cette thèse est consacrée à l’étude de systèmes quantiques étendus en interaction avec l’environnement, à la fois dans des situations à l’équilibre et hors équilibre. L’approche adoptée est celle des processus stochastiques quantiques. On s’intéresse dans un premier temps à ce qu’il advient des modèles dits de chaîne de spin lorsque ceux-ci sont mis en contact avec un environnement extérieur qui provoque un déphasage aléatoire local des spins. Il est montré que dans la limite de bruit fort et de temps long, une dynamique purement diffusive émerge. Le modèle effectif décrivant cette limite s’interprète comme des fermions se propageant de proche en proche sur le réseau avec une amplitude de saut aléatoire. La distribution stationnaire atteinte à temps long par la distribution de probabilité est décrite pour deux cas de figure : Un cas dit à l’équilibre pour des conditions aux bords périodiques, un cas dit hors-équilibre pour des conditions aux bords injectant et retirant des fermions du réseau avec un taux donné. Il est montré que ces distributions respectent toutes deux un principe de larges déviations. En outre, une connexion explicite avec les processus d’exclusion symétrique classiques est mise en évidence ce qui justifie l'appellation de notre modèle : "Processus d’exclusion simple symétrique quantique". Enfin, on étudie également le cas où le bruit est généré par des mesures faibles continues de la chaîne de spin. On décrit la dynamique à temps long et bruit fort qui est celle de sauts quantiques entre états pointeurs de la chaîne. Ce processus Markovien possède les mêmes taux de transition que le processus d’exclusion simple symétrique classique
This thesis is devoted to the study of open many-body quantum systems in interaction with the environment, both in or out-of-equilibrium. The approach presented relies on quantum stochastic processes. We first study the behaviour of spin chain models when put in contact with an external environment which causes random local dephasing of the spins. It is shown that in the limit of strong noise and long time, a purely diffusive dynamics emerge. The effective dynamics describing this limit can be interpreted as fermions hopping between nearest neighbour sites on a lattice with random jumps amplitude. The stationary distribution reached in the long-time limit is described for two specific cases: One equilibrium situation where we choose periodic boundary conditions, one out-of-equilibrium situation where the boundaries are connected to reservoirs injecting and removing fermions at a given rate. In both cases, it is shown that these distributions fulfil a principle of large deviations. Additionally, an explicit mapping to classical symmetric simple exclusion process is put forward, justifying the name of our model: "The quantum symmetric simple exclusion process". Finally, we also study the case where the noise is generated by continuous monitoring of the spin chain. We describe the long time and strong noise dynamics which is given by quantum jumps between pointer states of the chain. It is shown that this Markov process possesses the same transition rates that the classical symmetric simple exclusion process

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Camara, Ibrahima Sock. „Étude, par Résonance de Spin Électronique, de la dynamique des spins dans les composés à base de dimères de spins 1/2, CsV2O5, VO(HPO4)*0.5H2O et KZn(H2O)(VO)2(PO4)2(H2PO4)“. Phd thesis, Aix-Marseille Université, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00747670.

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Durant ces dernières décennies, les composés de basse dimensionnalité à gap de spin ont été largement étudiés grâce notamment à l'aide qu'ils peuvent apporter dans la compréhension de la frontière entre le comportement purement quantique d'un spin isolé et le comportement classique d'un ensemble de spins. Parmi ces composés à gap de spin nous pouvons citer les chaînes alternées de spins 1/2, les composés présentant une transition spin-Peierls ou les systèmes comportant un nombre pair de spins avec un couplage d'échange antiferromagnétique (AF) entre eux. Parmi les méthodes d'étude expérimentale de ces systèmes, la Résonance de Spin Electronique (RSE) fait partie des plus puissantes parce qu'elle est très sensible aux interactions anisotropes dans ces composés. Malgré les multiples données RSE obtenues sur ces composés, l'interprétation du profil de variation thermique de la largeur de raie RSE et du facteur g reste quand même problématique à cause de l'absence de théories efficaces. Parmi les théories disponibles, la plus utilisée est celle de Kubo et Tomita qui prédit un rétrécissement par échange de la largeur de raie à température infinie. Plus récemment, Oshikawa et Affleck ont trouvé des formules de la variation thermique de la largeur de raie et du facteur g pour une chaîne homogène de spins 1/2. Une autre méthode pour interpréter les données RSE est de calculer numériquement les paramètres d'absorption du modèle qui décrit le mieux le composé étudié. Ce mémoire rapporte mes travaux de thèse dont le sujet est l'étude, par RSE, de la dynamique des spins dans les composés à base de dimères de spins 1/2, CsV2O5, VO(HPO4)*0.5H2O et KZn(H2O)(VO)2(PO4)2(H2PO4). En étudiant les courbes de résonance RSE en fonction de la température et de l'angle nous avons trouvé que ces composés, dont la susceptibilité magnétique peut être aussi bien décrite par celle d'un ensemble de dimères isolés de spins 1/2 que par celle d'une chaîne AF alternée de spins 1/2, présentent deux régimes de comportement de la largeur de raie en fonction de la température : A haute température les raies de résonance RSE sont rétrécies à cause de l'échange suivant les prédictions de Kubo et Tomita alors qu'à basse température les courbes de résonance RSE s'élargissent et changent de forme (apparition de deux raies de résonance dues à la structure fine). Avec une méthode numérique de calcul des paramètres d'absorption RSE nous montrons que ce profil de la largeur de raie correspond plus à celui présenté par une chaîne AF alternée de spins 1/2.

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Villar, Vincent. „Etude expérimentale des effets quantiques dans deux systèmes de spins : aimant moléculaire Fe8 et chaîne de spins quantiques“. Université Joseph Fourier (Grenoble), 2001. http://www.theses.fr/2001GRE10255.

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Nous présentons une étude expérimentale des effets quantiques dans deux systèmes de spins réalisée avec un magnétomètre à SQUID couplé à une dilution. Ce système expérimental permet des mesures en champ fort (8 Tesla) et à très basses températures (70 mK). La partie principale de ce travail est centrée sur l'effet tunnel du spin dans un aimant moléculaire Fe8. Ce composé est un assemblage tridimensionnel régulier d'aimants nanoscopiques identiques de spin S=10. Nous présentons une étude détaillée du régime de température [70 mK, 1. 8 K] et caractérisons une compétition entre effets tunnels thermiquement activé et purement quantique. Nous mettons en évidence l'existence d'un nouvel état d'équilibre pour le système. Celui-ci est dépendant du champ magnétique. Il s'établit à partir de T=1 K et persiste jusqu'à 70 mK. La seconde partie est consacrée à une chaîne de spins S=1 en interaction antiferromagnétique. Le composé pur, Y2BaNiO5, présente un gap de Haldane. Nous proposons une étude de l'influence du dopage non-magnétique en zinc sur la physique de ce composé aux plus basses températures. L'introduction de ces défauts génère des spins non compensés permettant des corrélations entre chaînes. L'état fondamental résultant est une coexistence entre dimères non magnétiques et de l'antiferromagnétisme. Nous montrons que le composé pur présente des défauts intrinsèques et présentons une description quantitative des défauts dans les échantillons dopés. Pour T<200 mK, nous mettons en évidence la possibilité d'une température de Néel dépendante du dopage, en accord avec un modèle en champ moyen.

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Grijalva, Sebastian. „Boundary effects in quantum spin chains and Finite Size Effects in the Toroidal Correlated Percolation model“. Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASP093.

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Cette thèse est divisée en deux parties : la première présente un modèle statistique en deux dimensions de percolation corrélée sur un réseau toroïdal. Nous présentons un protocole pour construire des surfaces corrélées à longue portée sur la base de surfaces gaussiennes fractionnaires, puis nous relions les ensembles de niveaux à une famille de modèles de percolation corrélés. Les clusters émergents sont ensuite étudiés numériquement, et nous testons leur symétrie conforme en vérifiant que les corrections de taille finie de connectivité à deux points suivent les prédictions de la théorie des champs conformes. Nous commentons également le comportement des fonctions à trois points et fournissons un code numérique pour reproduire les résultats. La deuxième partie de la thèse étudie la chaîne quantique XXZ intégrable de spin-1/2 avec des conditions aux bords ouvertes, pour un nombre pair et impair de sites. Dans régime antiferromagnétique, nous utilisons l'Ansatz de Bethe Algébrique pour déterminer les configurations possibles en termes des champs aux bords. On retrouve les conditions d'existence d'états fondamentaux quasi dégénérés séparés par un gap au reste du spectre. Nous calculons l'aimantation au bord à température nulle et constatons qu'elle dépend du champ sur le bord opposé même dans la limite de chaîne semi-infinie. Nous calculons enfin la fonction d'autocorrélation temporelle au bord et montrons que dans le cas de taille paire, elle est finie à la limite de temps long à cause de la quasi-dégénérescence
This thesis is divided in two parts: The first one presents a 2D statistical model of correlated percolation on a toroidal lattice. We present a protocol to construct long-range correlated surfaces based on fractional Gaussian surfaces and then we relate the level sets to a family of correlated percolation models. The emerging clusters are then numerically studied, and we test their conformal symmetry by verifying that their planar-limit finite-size corrections follow the predictions of Conformal Field Theory. We comment also the behavior of three-point functions and provide a numerical code to reproduce the results.The second part of the thesis studies the quantum integrable XXZ spin-1/2 chain with open boundary conditions for even and odd number of sites. We concentrate in the anti-ferromagnetic regime and use the Algebraic Bethe Ansatz to determine the configurations that arise in terms of the boundary fields. We find the conditions of existence of quasi-degenerate ground states separated by a gap to the rest of the spectrum. We calculate the boundary magnetization at zero temperature and find that it depends on the field at the opposite edge even in the semi-infinite chain limit. We finally calculate the time autocorrelation function at the boundary and show that in the even-size case it is finite for the long-time limit as a result of the quasi-degeneracy

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Allen, Dave. „Étude des chaînes de spins par les méthodes de la théorie quantique des champs“. Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape11/PQDD_0004/NQ40506.pdf.

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Abriet, Stéphane. „Dynamique hors équilibre dans le modèle XY et la chaîne quantique d'Ising“. Nancy 1, 2004. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2004_0034_ABRIET.pdf.

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Nous étudions par simulation Monte Carlo la dynamique hors équilibre du modèle XY à deux et trois dimensions, soumis à une trempe. Dans le modèle XY 2D, nous considérons la dynamique critique de systèmes préparés dans des états ordonnés, critiques ou désordonnés. Grâce à l'approximation ondes de spin et à des arguments d'échelle, nous avons décrit le comportement dynamique des fonctions d'autocorrélation et de réponse. Cette étude, abordant aussi la violation du theorème de fluctuation dissipation, a été reproduite dans le modèle XY 3D trempé depuis un état désordonné. Nous avons vérifié que ce système présentait un comportement dynamique conforme aux conjectures actuelles. Nous considérons également la dynamique relaxative à T=0 de la chaîne quantique d'Ising désordonnée. Numériquement, nous avons observé une relaxation algébrique de l'aimantation transverse. Le comportement asymptotique des corrélations entre les spins de surface a été interprété analytiquement
We study through Monte Carlo simulations, the out of equilibrium dynamics in the two- and three-dimensional XY models following a quench. In the 2D XY-model, we focus on the critical dynamics starting from fully ordered, critical or disordered initial states. Thanks to the spin-wave approximation and scaling arguments, we depict the dynamical behaviour of the two-time autocorrelation and response functions and we analyse the violation of the fluctuation dissipation theorem. We apply this study to the 3D XY-model which exhibits a dynamical behaviour in agreement with present conjectures. We also consider the relaxational dynamics of the random Ising quantum chain at T=0. Numerically, we observe an algebraic decay of the transverse magnetisation. The asymptotic behaviour of the correlation between surface spins has been interpreted through analytical arguments

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Pop, Ioan Mihai. „Sauts quantiques de phase dans des chaînes de jonctions Josephson“. Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00586075.

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Nous avons étudié la dynamique des sauts quantiques de phase (quantum phase-slips) dans différents types de chaînes de jonctions Josephson. Les sauts de phase sont contrôlés par le rapport entre l'énergie Josephson et l'énergie de charge de chaque jonction. Nous avons mesuré l'effet des sauts de phase sur l'état fondamental de la chaîne et nous avons observé l'interférence quantique de sauts de phase (effet Aharonov-Casher). Les résultats de nos mesures sont en très bon accord avec les prédictions théoriques. Nous avons montré qu'une chaîne de jonctions Josephson polarisée en phase, présente un comportement collectif, similaire à un objet macroscopique. Les résultats de cette thèse ouvrent la voie pour la conception de nouveaux circuits Josephson, comme par exemple un qubit topologiquement protégé ou un dispositif quantique pour la conversion courant-fréquence.

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Baboux, Florent. „Effets spin-orbite géants sur les modes collectifs de spin de puits quantiques“. Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01020564.

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Cette thèse est consacrée à l'étude des effets du couplage spin-orbite dans des puits quantiques semi-conducteurs dopés (GaAs et CdMnTe), par spectroscopie Raman électronique. Dans ces structures existent des champs magnétiques intrinsèques (Dresselhaus et Rashba). Ces champs offrent des moyens attractifs pour manipuler le spin des électrons, mais contribuent aussi à la relaxation de spin via leur dépendance avec le vecteur d'onde de l'électron (mécanisme D'yakonov-Perel'). Nous montrons que pour les modes collectifs de spin de puits quantiques, le scénario destructif D'yakonov-Perel' est transformé en un scénario constructif : les interactions Coulombiennes font émerger un champ spin-orbite collectif, proportionnel au vecteur d'onde de l'excitation, et renforcé d'un facteur de plusieurs unités par rapport aux champs spin-orbite individuels. Nous mettons d'abord en évidence ces effets spin-orbite géants sur le plasmon de spin inter-sous-bande, dans des puits quantiques de GaAs. Le champ spin-orbite collectif, qui conduit à un éclatement de structure fine du spectre plasmon, est superposé à un champ magnétique extérieur et cartographié dans l'espace réciproque. Nous étudions ensuite l'onde de spin intra-sous-bande du gaz d'électrons polarisé en spin, dans des puits quantiques magnétiques dilués de CdMnTe. Le champ spin-orbite collectif se superpose ici au champ Zeeman géant du composé. Nous mesurons le facteur de renforcement du champ spin-orbite collectif. Enfin, nous déterminons la dépendance du facteur de renforcement avec la densité électronique, et démontrons la possibilité de contrôler l'amplitude du champ spin-orbite collectif à l'aide d'une grille optique.

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Tati, Bismaths Logane. „Étude du mouvement du spin d’électrons dans les puits quantiques dépendant du spin“. Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2008. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2008/TATI_BISMATHS_Logane_2008.pdf.

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J’ai étudié dans la première partie de ma thèse le mouvement du spin des électrons réfléchis dans un puits quantique formé par le système Au/Co(001). La présence d’une interface magnétique et l’existence des interférences quantiques entrainent un comportement oscillatoire des angles du mouvement de spin. J’ai aussi montré que ces oscillations peuvent bien être décrites par le modèle d’interféromètre de Fabry-Pérot, et que la simulation des données expérimentales permet l’étude des propriétés de réflexion de l’interface qui ne sont pas accessibles expérimentalement de façon directe. Dans la seconde partie j’ai réalisé une étude similaire sur le système Fe/Ag(001). Deux périodes d’oscillations ont été identifiées : une longue période qui est liées aux effets des interférences quantiques des électrons dans la couche de Fe et une courte période d’une monocouche indépendante de l’énergie des électrons incidents, que avons attribuée à la variation périodique de la morphologie du film de Fe qui alterne entre une couche d’atomes complète et incomplète
In the first part of my PhD I studied the spin-motion of spin-polarized electrons in the quantum well system Au/Co(001). The existence of a ferromagnetic interface and of quantum interferences leads to an oscillatory behaviour of the spin-motion angles. I also showed that these oscillations are well described by a Fabry-Perot interferometer model, and that the simulation of the experimental data allows the study of the spin-dependent reflection properties of the buried interface which are not directly accessible. In the second part, I performed a similar study of the system Fe/Ag(001). Two periods of oscillations were identified in this case: a long one due to quantum interference of electrons in the Fe films, and a short one with the period of one monolayer, which are attribute to the periodic variation of the morphology of the Fe film, alterning between filled and incompletely filled atomic layers

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Tati, Bismaths Logane Weber Wolfgang. „Étude du mouvement du spin d'électrons dans les puits quantiques dépendant du spin“. Strasbourg : Université Louis Pasteur, 2008. http://eprints-scd-ulp.u-strasbg.fr:8080/985/01/TATI_BISMATHS_Logane_2008.pdf.

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Desfonds, Pascal. „Interaction hyperfine spin du trou-spin des noyaux dans les boites quantiques d’InAs/GaAs“. Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066718.

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Le spin d’un trou confiné à l’intérieur d’une boite quantique d’InAs/GaAs constitue un observable bien protégé des interactions avec l’environnement extérieur. La symétrie de type p de la fonction de Bloch du trou limite en théorie l’efficacité des mécanismes de relaxation exaltés par le confinement tels que l’interaction hyperfine avec les spins nucléaires. Cependant il a été montré dans ce travail de thèse que les contraintes ressenties en cours de croissance par les boites sont à l’origine d’un fort mélange entre états de trous lourds et de trous légers. Ce mélange favorise une relaxation du spin du trou par interaction hyperfine dipôle-dipôle avec les noyaux. Du point de vue du spin du trou, cette interaction, profondément anisotrope, est équivalente à l’action d’un champ magnétique aléatoire de l’ordre du mT en un temps caractéristique d’une dizaine de nanosecondes. Pour caractériser la dynamique associée à ce phénomène, une étude expérimentale par spectroscopie pompe sonde sous champ magnétique (Faraday et Voigt) a été menée sur une population de boites quantiques d’InAs/GaAs dopées p. Elle a permis de montrer, conformément aux prévisions de notre modèle théorique, que l’interaction hyperfine dipôle-dipôle ressentie par le spin du trou est du même ordre de grandeur que l’interaction hyperfine de contact ressentie par le spin de l’électron. Ce résultat pose la question de la capacité de l’interaction hyperfine dipôle-dipôle à polariser l’environnement nucléaire des boites quantiques

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Noui, Karim. „Gravitation quantique et groupes quantiques“. Montpellier 2, 2003. http://www.theses.fr/2003MON20080.

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Chiorescu, Irinel. „Effets quantiques magnétiques dans deux cas limites : molécules à haut spin et à bas spin“. Université Joseph Fourier (Grenoble), 2000. http://www.theses.fr/2000GRE10198.

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Van, Den Berg Tineke. „Conductivité de spin et effets magnétiques dans les systèmes quantiques désordonnés“. Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4812/document.

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Dans une première partie nous explorerons les effets d'impuretés désordonnées et paramagnétiques sur l'effet spin-Hall intrinsèque dans un gaz d'électrons bi-dimensionnel avec un couplage spin-orbite de Rashba. A faible désordre, la conductivité de spin-Hall reste proche de sa valeur d'échantillon pur, comme le montrent un calcul analytique de réponse linéaire et une étude numérique. De fortes fluctuations sont toutefois observées, elles augmentent avec l'importance du désordre. Pour caractériser la dynamique d'un paquet d'onde sur un réseau, nous mesurons sa taille, le taux de participation inverse, et sa dimension de corrélation. Le système subit une transition de localisation à une valeur critique du désordre. Dans le régime localisé, la densité locale d'états n'est plus uniforme et ne coïncide plus avec la densité totale d'états. Une corrélation antiferromagnétique entre les impuretés et les électrons de conduction est observée. Après la transition de localisation, la conductivité de spin augmente significativement. La première correction quantique dans le formalisme de réponse linéaire, contribue positivement à la conductivité de spin-Hall. Dans une seconde partie, le modèle de Hubbard avec double échange avec corrélations électroniques est étudié par la méthode du champ moyen dynamique (DMFT) dans l'approximation de non-croisement pour la résolution du problème d'impureté (NCA). Autour du quart remplissage, un polaron orbital est observé et décrit à l'aide d'un Hamiltonien effectif. Le double échange dans les semi-conducteurs magnétiques dilués est étudié dans l'approximation du potentiel cohérent (CPA)
Spintronics is a research area that is concerned with the storage and transfer of information by means of electron spins. In the first part we investigated the intrinsic spin Hall effect in the presence of disordered magnetic impurities in a paramagnetic state in a two dimensional electron gas with Rashba spin-orbit coupling. In the presence of weak magnetic disorder the spin Hall conductivity stays close to its universal (clean system) value, as shown by analytical linear response calculations and numerical simulations. Heavy spin conductivity fluctuations are observed, that increase with disorder strength. To investigate the spreading of a wavepacket on a lattice we measure the wavepacket width, the inverse participation ratio and the (2)-fractal dimension. It is shown the system undergoes a localization transition at a critical disorder strength. In the localized regime the local density of states is not uniform anymore. An anti-ferromagnetic correlation between electron spins and impurity magnetic moments is observed. Beyond the localization transition the spin conductivity increases significantly. The first quantum (Cooperon) corrections in the linear response formalism are shown to contribute positively to the spin Hall conductivity. In the second part the double exchange Hubbard model for correlated electron systems is studied using dynamical mean field theory (DMFT) with the non-crossing approximation (NCA). Around quarter filling an orbital polaron is observed, numerically and in an effective Hamiltonian. Double exchange in dilute magnetic semiconductors is studied using the coherent potential approximation (CPA)

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Ben, Cheikh Zouhour. „Étude des ondes de spin dans des puits quantiques CdMnTe“. Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01001986.

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Cette thèse porte sur l'étude des ondes de spin dans des puits quantiques CdMnTe dopés n, par rotation Kerr résolue en temps (TRKR) et par mélange à quatre ondes (FWM). Nous avons étudié trois échantillons de haute mobilité et de caractéristiques différentes.La technique TRKR donne accès uniquement aux excitations de vecteur d'onde nul, dans notre cas l'onde spin-flip en q=0. Nous avons étudié l'anticroisement qui apparait entre l'onde spin-flip et l'excitation spin-flip des ions manganèse. Nous avons étudié la variation du gap, et donc de l'énergie de couplage, entre ces modes en fonction de la puissance d'excitation et du champ magnétique. En particulier nous avons étendu les mesures des modes mixtes à plus basse concentration en Mn (jusqu'à 0.07%) et contrairement à ce qui était attendu, nous avons trouvé que le régime de couplage fort persiste à cette concentration.Nous nous sommes ensuite intéressés à la détermination de la polarisation en spin ζ du gaz d'électrons bidimensionnel, qui peut être déduite de l'énergie de couplage entre les modes mixtes. Nous avons trouvé que la polarisation mesurée par cette méthode excède la polarisation théorique calculée en prenant en compte le renforcement de la susceptibilité par les effets à N corps. Nous avons également mesuré les temps de relaxation des électrons confinés dans le puits quantique, et nous avons montré l'influence de l'échauffement de l'échantillon par le laser sur le temps de relaxation de spin des électrons.Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons étudié par FWM l'amortissement et la dispersion des ondes de spin de vecteur d'onde non nul pour l'un de nos échantillons. Nous avons démontré qu'on peut effectivement générer les ondes de spin en excitation femtoseconde, et les détecter en FWM. Nous avons trouvé que leur dispersion est plus faible que celle observée dans les expériences de Raman. Cette faible dispersion pourrait être imputable à la forte densité d'excitation utilisée dans les expériences de FWM (typiquement trois à quatre ordres de grandeur supérieurs à celle du Raman), et/ou au fait que deux ondes de vecteur d'ondes q et -q, ayant des dispersions différentes, sont sondées simultanément en FWM.

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Sauret, Olivier. „Transport de spin dans des points quantiques et information quantique“. Université Joseph Fourier (Grenoble), 2004. http://www.theses.fr/2004GRE10191.

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Cette thèse se situe dans le domaine de la nanoélectronique appliquée à l'information quantique. Le vecteur de l'information est ici le spin de l'électron manipulé et contrôlé dans les circuits comportant un ou plusieurs points quantiques. Grâce au blocage de Coulomb, les points quantiques permettent le passage des électrons, et donc des spins, un par un. La première partie de cette thèse développe les méthodes d'étude théorique de circuits à base de points quantiques. Les équations maîtresses quantiques permettent de déterminer l'évolution d'un système via celle de sa matrice densité. Elles permettent notamment d'obtenir les propriétés de courant moyen et de corrélations de courant entre deux points du circuit. On insiste également sur le bruit de courant résolu en spin, qui permet notamment de distinguer les corrélations coulombiennes introduites par la répulsion entre les électrons dans un point quantique, et les corrélations dues au principe d'exclusion de Pauli. Ces méthodes sont appliquées dans la seconde partie à des dispositifs proposant de réaliser des opérations élémentaires de l'information quantique. Un dispositif formé d'un supraconducteur couplé à deux points quantiques permet de créer une paire d'électrons intriqués par le spin. Les corrélations de courant et de spin s'y avèrent particulièrement instructives et complémentaires. Un protocole de téléportation du spin est ensuite proposé. Le fonctionnement du système en régime de téléportation est en principe autocontrôlé par interaction coulombienne
This thesis applies nanoelectronics to quantum information. Electron spin is used to carry information. It is controlled and manipulated in nanocircuits with one more quantum dots. Because of Coulomb blocade quantum dots allow the transport one by one of electrons (or spins). The first part of this thesis develops theoretical methods to study nanocircuits with quantum dots. Quantum master equations describes the evolution of a system by the evolution of its density matrix. From them, one can get average current and current correlation between two points of the circuits. We particularly insist on spin-resolved current noise, which allows to distinguish coulombian correlation introduced by repulsion between electrons and correlations due to pauli principle. These methods are applied in the second part to devices aimed at performing elementary operations for quantum information. A device, composed of one superconductor coupled to two information. A spin-teleportation protocol is then proposed. The correspondong device is in principle autocontrolled by coulombien interaction

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Ben, Cheikh Harrek Zouhour. „Étude des ondes de spin dans des puits quantiques CdMnTe“. Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20071/document.

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Cette thèse porte sur l'étude des ondes de spin dans des puits quantiques CdMnTe dopés n, par rotation Kerr résolue en temps (TRKR) et par mélange à quatre ondes (FWM). Nous avons étudié trois échantillons de haute mobilité et de caractéristiques différentes.La technique TRKR donne accès uniquement aux excitations de vecteur d'onde nul, dans notre cas l'onde spin-flip en q=0. Nous avons étudié l'anticroisement qui apparait entre l'onde spin-flip et l'excitation spin-flip des ions manganèse. Nous avons étudié la variation du gap, et donc de l'énergie de couplage, entre ces modes en fonction de la puissance d'excitation et du champ magnétique. En particulier nous avons étendu les mesures des modes mixtes à plus basse concentration en Mn (jusqu'à 0.07%) et contrairement à ce qui était attendu, nous avons trouvé que le régime de couplage fort persiste à cette concentration.Nous nous sommes ensuite intéressés à la détermination de la polarisation en spin ζ du gaz d'électrons bidimensionnel, qui peut être déduite de l'énergie de couplage entre les modes mixtes. Nous avons trouvé que la polarisation mesurée par cette méthode excède la polarisation théorique calculée en prenant en compte le renforcement de la susceptibilité par les effets à N corps. Nous avons également mesuré les temps de relaxation des électrons confinés dans le puits quantique, et nous avons montré l'influence de l'échauffement de l'échantillon par le laser sur le temps de relaxation de spin des électrons.Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons étudié par FWM l'amortissement et la dispersion des ondes de spin de vecteur d'onde non nul pour l'un de nos échantillons. Nous avons démontré qu'on peut effectivement générer les ondes de spin en excitation femtoseconde, et les détecter en FWM. Nous avons trouvé que leur dispersion est plus faible que celle observée dans les expériences de Raman. Cette faible dispersion pourrait être imputable à la forte densité d'excitation utilisée dans les expériences de FWM (typiquement trois à quatre ordres de grandeur supérieurs à celle du Raman), et/ou au fait que deux ondes de vecteur d'ondes q et –q, ayant des dispersions différentes, sont sondées simultanément en FWM
This thesis focuses on the study of spin waves in n-doped CdMnTe quantum wells using respectively time-resolved Kerr rotation (TRKR) and four-wave mixing (FWM) techniques. We studied three high mobility samples with different characteristics.The TRKR technique gives access only to zero wave vector excitations, in our case the spin- flip wave q = 0 . We studied the anticrossing that appears between the spin -flip wave and the manganese spin -flip excitation. We studied the gap variation energy between these modes as function on the power excitation and the magnetic field. In particular, we have extended the measurements of mixed modes at lower Mn concentration (up 0.07 %) and contrary to what were expected; we found that the strong coupling regime persists at this concentration.We are then interested in determining the two dimensional electron gas spin polarization ζ, which can be deduced from the energy coupling between the mixed modes. We found that the measured polarization exceeds the theoretical polarization calculated taking into account the increased susceptibility by many-body effects. We also measured the electron spin relaxation time and we have shown that it is influenced by thermal effects inherent to optical pump-probe experiments on this time.In the second part of this thesis, we studied by FWM the damping and the dispersion of the non-zero wave vector spin waves for one of our samples. We have demonstrated that we can actually generate spin waves in femtosecond excitation and deted them by FWM. We found that the dispersion is lower than that observed in the Raman experiments. This low dispersion may be due to the strong excitation density used in the FWM experiments (typically three to four orders of magnitude higher than the Raman ones) and / or the fact that two waves of wave vector q and - q, having different dispersions are simultaneously probed in FWM

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Lafuente-Sampietro, Alban. „Contrôle optique du spin d'un atome magnétique dans un semiconducteur : spin hybride trou-Manganèse et Chrome“. Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAY003/document.

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Deux systèmes de spins uniques sont étudiés dans cette thèse : d’abord un unique atome de Mn dans une boîte quantique chargée positivement, puis un unique atome de Cr dans une boîte quantique neutre. Cette étude a été entièrement réalisée par des moyens optiques, via la photoluminescence d’une boîte unique. Ces deux systèmes sont fortement couplés aux phonons et aux contraintes. Ce couplage permet de ne plus se limiter à une détection et une manipulation du spin optique, mais ouvre également la possibilité de le faire en modulant le champ de contrainte.Par des expériences de photoluminescence résonante, nous montrons l’existence de niveaux optique en Λ dans les boîtes quantiques chargées positivement et dopées d’un unique atome de Mn. Ces niveaux en Λ sont utilisés pour étudier la dynamique du spin hybride trou-Mn. Cette étude révèle l’existence de flip-flops des spins du trou et du Mn à l’échelle de la nanoseconde, dus à l’interaction d’échange trou-Mn et à l’interaction avec les phonons acoustiques. Un couplage par l’anisotropie des contraintes dans le plan de niveaux électron-Mn dégénérés et séparé par un spin flip de deux unités est aussi démontré, et dynamique cohérente induite par les contraintes est étudiée en détail.Grâce à des expériences magnéto-optiques, nous avons pu détecter la photoluminescence d’un atome de Cr unique dans une boîte quantique, et extraire une anisotropie magnétique du spin du Cr de quelques meV. De nombreux paramètres des boîtes étudiées peuvent être extrait de ces expériences, et nous montrons notamment que le couplage trou-Cr est antiferromagnétique. Nous démontrons que le spin du Cr peut être préparé par pompage optique résonant. Ces expériences ont permis de montrer que, sous excitation, le spin du Cr fait des flip-flops avec celui du trou, causé par l’interaction d’échange trou-Cr et le couplage aux phonons acoustiques. Ces flip-flops causent une relaxation rapide du spin du Cr sous excitation, mesurée comme de l’ordre de quelques dizaines de nanosecondes. Dans le noir, nous avons trouvé que le spin du Cr relaxe en quelques microsecondes. Finalement, nous avons aussi démontré la possibilité de contrôler le spin du Cr par l’effet Stark optique
Two different single spin systems are studied in this thesis: single Mn spin in positively charged quantum dots, and single Cr atom in a neutral quantum dots. Both are probed optically, using the photoluminescence of a single dot. Both systems are strongly coupled to phonons and strains. This coupling opens new ways to probe and control the spins of the magnetic atoms, not only optically, but also by modulating the strain state at their position.Using resonant photoluminescence, we demonstrate the existence of optical Λ-level systems in Mn-doped positively charged quantum dots, and use them to study the dynamics of the hole-Mn hybrid spin. It reveals hole-Mn spin flip-flops in the nanosecond range due to the interplay of the interaction with acoustic phonons and the hole-Mn exchange interaction. We also show that degenerated electron-Mn states separated by spin flips of two units are coupled through the in-plane strain anisotropy, and study this strain induced coherent dynamics.Using magneto-optic experiments, we are able to probe the spin of a single Cr atom and extract a magnetic anisotropy D0 in the meV range. Several parameters of the QD are extracted from these experiments, and, especially, we show that the h-Cr coupling is anti-ferromagnetic. We demonstrate that the Cr spin can be prepared using resonant optical pumping. These experiments evidence a Cr relaxation time under excitation in the 10 nanoseconds range. This relaxation is driven by hole-Cr spin flip-flops caused by the interplay of the interaction with acoustic phonons and the hole-Cr exchange interaction. A relaxation in the dark in the microseconds range was also measured. Possibility of control of the Cr spin was also demonstrated using the optical Stark effect

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Baamara, Youcef. „Gaz quantiques, corrélations et métrologie quantique“. Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS482.

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Dans la première partie de cette thèse, nous explorons le potentiel des états de spin non gaussiens, en proposant des cadres analytiques et en suggérant des implémentations pratiques, pour améliorer la précision dans les applications d'estimation de paramètres et de cartographie de champs. Nous identifions initialement le gain quantique offert par les états de spin surcomprimés générés par la dynamique dite "one-axis twisting" en fonction du temps, en tenant compte systématiquement de différents processus de décohérence. Malgré un avantage quantique métrologique dépassant celui des états comprimés de spin gaussiens, l'extraction de cet avantage quantique important dans les protocoles d'estimation de paramètres nécessite la mesure d'observables qui sont des fonctions non linéaires des trois composantes du spin collectif. Nous montrons ici l'efficacité des techniques de mesure après interaction, reconnues pour amplifier les signaux de sortie dans les protocoles d'estimation de paramètres quantiques, dans la mesure d'observables de spin collectif non linéaires. En examinant un système composé d'atomes distribués dans des modes spatialement séparés et individuellement accessibles, nous établissons alors qu'un gain quantique significatif, correspondant aux états comprimés et surcomprimés de spin, peut être obtenu dans les protocoles d'estimation multi-paramètres par la mesure des coefficients de Hadamard d'un signal 1D ou 2D. En combinant cela avec des techniques de compression d'image, nous montrons enfin que cette approche peut être rendue pratique. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous étendons les inégalités de Bell et les témoins de corrélation non locale tels que présentés précédemment dans la littérature aux scénarios impliquant un ensemble d'atomes distribués sur des sites de réseau, avec une probabilité non nulle de rencontrer des sites qui peuvent être soit vides, soit doublement occupés
In the initial part of this thesis, we explore the potential of non-Gaussian spin states, offering analytical frameworks and suggesting practical implementations, to enhance precision in parameter estimation and field mapping applications. Initially, we identify the scaling behavior of the quantum gain offered by over-squeezed spin states induced through one-axis twisting as a function of time, taking systematically into account pertinent decoherence processes. Despite exhibiting a quantum metrological advantage surpassing that of spin-squeezed Gaussian states, the extraction of such large quantum gain in parameter estimation protocols requires measuring observables that are nonlinear functions of the three components of the collective spin. Subsequently, we illustrate the efficacy of measurement-after-interaction techniques, known for amplifying output signals in quantum parameter estimation protocols, in measuring nonlinear collective spin observables. By examining a system comprising atoms distributed in spatially separated and individually accessible modes, we then establish that a substantial quantum gain, corresponding to squeezed and over-squeezed spin states, can be achieved in multiparameter estimation protocols through the measurement of Hadamard coefficients of a 1D or 2D signal. When combined with image processing techniques, we finally show that this approach can be made practical. In the second part of this thesis, we extend the Bell inequalities and nonlocal correlation witnesses as previously presented in the literature to scenarios involving a set of atoms distributed across lattice sites, with non-zero probability of encountering sites that may be either empty or doubly occupied

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Van, Den Berg Tineke. „Conductivité de spin et effets magnétiques dans les systèmes quantiques désordonnés“. Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4812.

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Dans une première partie nous explorerons les effets d'impuretés désordonnées et paramagnétiques sur l'effet spin-Hall intrinsèque dans un gaz d'électrons bi-dimensionnel avec un couplage spin-orbite de Rashba. A faible désordre, la conductivité de spin-Hall reste proche de sa valeur d'échantillon pur, comme le montrent un calcul analytique de réponse linéaire et une étude numérique. De fortes fluctuations sont toutefois observées, elles augmentent avec l'importance du désordre. Pour caractériser la dynamique d'un paquet d'onde sur un réseau, nous mesurons sa taille, le taux de participation inverse, et sa dimension de corrélation. Le système subit une transition de localisation à une valeur critique du désordre. Dans le régime localisé, la densité locale d'états n'est plus uniforme et ne coïncide plus avec la densité totale d'états. Une corrélation antiferromagnétique entre les impuretés et les électrons de conduction est observée. Après la transition de localisation, la conductivité de spin augmente significativement. La première correction quantique dans le formalisme de réponse linéaire, contribue positivement à la conductivité de spin-Hall. Dans une seconde partie, le modèle de Hubbard avec double échange avec corrélations électroniques est étudié par la méthode du champ moyen dynamique (DMFT) dans l'approximation de non-croisement pour la résolution du problème d'impureté (NCA). Autour du quart remplissage, un polaron orbital est observé et décrit à l'aide d'un Hamiltonien effectif. Le double échange dans les semi-conducteurs magnétiques dilués est étudié dans l'approximation du potentiel cohérent (CPA)
Spintronics is a research area that is concerned with the storage and transfer of information by means of electron spins. In the first part we investigated the intrinsic spin Hall effect in the presence of disordered magnetic impurities in a paramagnetic state in a two dimensional electron gas with Rashba spin-orbit coupling. In the presence of weak magnetic disorder the spin Hall conductivity stays close to its universal (clean system) value, as shown by analytical linear response calculations and numerical simulations. Heavy spin conductivity fluctuations are observed, that increase with disorder strength. To investigate the spreading of a wavepacket on a lattice we measure the wavepacket width, the inverse participation ratio and the (2)-fractal dimension. It is shown the system undergoes a localization transition at a critical disorder strength. In the localized regime the local density of states is not uniform anymore. An anti-ferromagnetic correlation between electron spins and impurity magnetic moments is observed. Beyond the localization transition the spin conductivity increases significantly. The first quantum (Cooperon) corrections in the linear response formalism are shown to contribute positively to the spin Hall conductivity. In the second part the double exchange Hubbard model for correlated electron systems is studied using dynamical mean field theory (DMFT) with the non-crossing approximation (NCA). Around quarter filling an orbital polaron is observed, numerically and in an effective Hamiltonian. Double exchange in dilute magnetic semiconductors is studied using the coherent potential approximation (CPA)

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Jamonneau, Pierre. „Vers le développement de technologies quantiques à base de spins nucléaires dans le diamant“. Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLN052/document.

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A l’heure des mégadonnées, du traitement et de l’échange d’informations de masse, le développement de nouvelles technologies liées à l’information est un défi important de notre société. Pour répondre à ce besoin grandissant, le monde de l’infiniment petit régi par les lois de la physique quantique offre d’importantes possibilités de développement technologique. Cette thèse s’inscrit dans le contexte de l’émergence des nouvelles technologies quantiques basées sur l’utilisation d’atomes artificiels. Nous nous sommes particulièrement intéressés aux possibilités offertes par les spins nucléaires uniques dans le diamant. Le début de ce mémoire de thèse vise à introduire les propriétés du défaut NV du diamant dont le spin électronique peut être utilisé pour détecter les spins nucléaires présents dans la matrice de diamant. Le caractère anisotrope de l’interaction hyperfine entre le spin électronique du centre NV et les spins nucléaires de 13C sera exploité pour initialiser l’état de ces spins nucléaires en tirant profit d’un anti-croisement de niveau. La structure particulière des niveaux d’énergie de ce système de spins à l’anti-croisement de niveaux nous permettra de revisiter le phénomène de piégeage cohérent de population avec un spin nucléaire unique à température ambiante. Enfin, en vue des applications technologiques de ce système, nous présenterons la mise en place d’une expérience de détection micro-onde du spin électronique associé au défaut NV permettant de s’affranchir de l’illumination optique qui représente la source principale de décohérence de l’état quantique des spins nucléaires. Les résultats obtenus dans cette thèse, relatifs au contrôle des systèmes de spins dans le diamant, s’inscrivent dans la perspective de développement des systèmes quantiques hybrides. Ainsi, l’association des longs temps de cohérence des spins nucléaires aux performances de calcul des bits quantiques supraconducteurs est une voie prometteuse de développement des technologies quantiques de l’information
At a time where processing and exchanging big sets of data is one of the main challenge of our society, the development of technologies related to information based on the principles of quantum physics offer interesting new perspectives. This thesis is within the context of the emergence of new quantum technologies based on artificial atoms. We are particularly interested in the opportunities offered by single nuclear spins in diamond. The beginning of this thesis introduces the properties of the NV coloured center of diamond. In particular, we explain how the NV defect electronic spin can be used to detect nuclear spins dispersed in the diamond matrix. By making use, the anisotropic nature of the hyperfine interaction between the NV electron spin and 13C nuclear spins, we demonstrate nuclear spin initialization close to the nuclear spin levels anti-crossing. The specific structure of the spin system’s energy levels enables us to revisit the phenomenon of coherent population trapping with a single nuclear spin at room temperature. Finally, in the aim of developing new technologies based on this spin system, we describe the beginning of a project going towards the implementation of the micro-wave detection of a single electronic spin in diamond. This project is aiming to get rid of the optical illumination which is the main source of decoherence of the nuclear spin quantum state in diamond. The results obtained in this thesis about the control of spin systems in diamond, can be combined with the development of hybrid quantum systems. Thus, the combination of the long coherence time of nuclear spins with the computing performances of superconducting qu-bits is a promising development of quantum information technology

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Allegra, Nicolas. „Propriétés critiques des modèles de dimères, de chaînes de spin et d’interfaces“. Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0203/document.

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L’étude réalisée dans cette thèse porte sur les phénomènes critiques classiques et quantiques. En effet, les phénomènes critiques et les transitions de phases sont devenus des sujets fondamentaux en physique statistique moderne et en théorie des champs et nous proposons dans cette thèse d’étudier certains modèles qui présentent un comportement critique, à la fois à l’équilibre et hors de l’équilibre. Dans la première partie de la thèse, certaines propriétés du modèle de dimères à deux dimensions sont étudiées. Ce modèle a été largement étudié dans les communautés de physique statistique et de mathématiques et un grand nombre d’applications en physique de la matière condensée existent. Ici, nous proposons de mettre l’accent sur des solutions exactes du modèle et d’utiliser l’invariance conforme afin d’avoir une compréhension profonde de ce modèle en présence de monomères et/ou en présence de bords. Les mêmes types d’outils sont ensuite utilisés pour explorer un autre phénomène important apparaissant dans les modèles de dimères et de chaînes de spin : le cercle arctique. Le but étant de trouver une description adéquate en termes de théorie des champs de ce phénomène, en utilisant des calculs exacts ainsi que de l’analyse asymptotique. La deuxième partie de la thèse concerne les phénomènes critiques hors de l’équilibre dans le contexte des modèles de croissance d’interfaces. Ce domaine de recherche est très important de nos jours, principalement en raison de la découverte de l’équation Kardar-Parisi-Zhang et de ses relations avec les ensembles de matrices aléatoires. La phénoménologie de ces modèles en présence des bords est analysée via des solutions exactes et des simulations numériques, on montre alors que des comportements surprenants apparaissent proches des bords
The study carried in this thesis concerns classical and quantum critical phenomena. Indeed, critical behaviors and phase transitions are fundamental topics in modern statistical physics and field theory and we propose in this thesis to study some models which exhibit such behaviors both at equilibrium and out of equilibrium. In the first part of the thesis, some properties of the two-dimensional dimer model are studied. This model has been studied extensively in the statistical physics and mathematical communities and a lot of applications in condensed matter physics exist. Here we propose to focus on exact solutions of the model and conformal invariance in order to have a deep understanding of this model in presence of monomers, and/or boundaries. The same kind of tools are then used to explore another important phenomenon appearing in dimer models and spin chains: the arctic circle. The goal was to find a proper field theoretical description of this phenomenon using exact solutions and asymptotic analysis. The second part of the thesis concerns out of equilibrium critical phenomena in the context of interface growth models. This field of research is very important nowadays, mainly because of the Kardar-Parisi-Zhang equation and its relations with random matrix ensembles. The phenomenology of these models in presence of boundaries is studied via exact solutions and numerical simulations, we show that surprising behaviors appear close to the boundaries

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Camirand, Lemyre Julien. „Nanofabrication de boîtes quantiques latérales pour l'optimisation de qubits de spin“. Mémoire, Université de Sherbrooke, 2012. http://hdl.handle.net/11143/5771.

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On présente dans ce travail un nouveau type de qubit de spin dont les performances reposent sur les propriétés d'un seul électron dans une double boîte quantique. Le fort moment dipolaire de la double boîte combiné à une large variation du champ magnétique entre les deux boîtes permettrait de réaliser des opérations logiques plus rapidement que dans une seule boîte quantique. Pour maximiser les variations du champ magnétique, on utilisera un micro-aimant placé le plus près possible d'une des deux boîtes. À cette fin, une hétérostructure de GaAs/A1GaAs sur laquelle sont déposées des grilles d'aluminium a été utilisée pour former une double boîte quantique latérale. L'occupation par un seul électron de la double boîte est confirmée par des mesures de transport électrique à basse température ainsi que par l'observation du blocage de spin. De plus, un procédé d'oxydation des grilles par plasma d'oxygène a été développé. Une étude des propriétés de l'oxyde formé par cette méthode montre qu'il est possible de placer un micro-aimant directement sur la surface de l'hétérostructure sans affecter l'isolation électrique entre les grilles. Cette nouvelle approche permet de produire des champs magnétiques encore plus intenses que dans les expériences antérieures, pour lesquelles le micro-aimant est placé beaucoup plus loin de la surface. L'ensemble du procédé de fabrication, de la photolithographie à l'électrolithographie, a été développé au cours de ce travail dans les salles blanches du département de génie électrique et dans les salles propres du département de physique de l'Université de Sherbrooke. Ce travail est une étape importante dans la réalisation de qubits de spin plus performants dans les boîtes quantiques latérales.

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Le, Jeune Paul. „Coherence optique, coherence de spin dans les puits quantiques a semiconducteurs“. Toulouse, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAT0018.

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Ce memoire est une contribution a l'etude des coherence optique et coherence de spin dans les puits quantiques a semiconducteur. Les manifestations de ces coherences sont observees sur la luminescence au cours d'experiences de spectroscopie optique ultra-rapide. La conservation de la coherence de spin de l'electron ou de l'exciton conduit a la mesure precise des facteurs de lande de l'electron, du trou, ou de l'exciton, a l'aide d'experiences de battements quantiques de spin. La conservation de la coherence optique de l'exciton permet le controle coherent de la phase de l'etat quantique d'un systeme excitonique. Nous mesurons ainsi le temps de dephasage optique en etudiant la perte de la coherence. A forte densite, nous etudions les effets de l'interaction d'echange interexcitons. Outre l'impact de cette interaction sur la coherence optique, nous rapportons de nouvelles manifestations touchant a la largeur des raies spectrales, a leur decalage, ainsi qu'un phenomene de saturation de l'absorption.

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Nguyen, Van Duy. „Modes normaux des oscillations de la phase supraconductrice dans des chaînes de jonctions Josephson“. Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAY050/document.

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Le sujet de thèse est une étude théorique des modes normaux d’oscillations plasma dans des chaînes de jonctions Josephson supra-conductrices. Les propriétés de ces modes normaux peuvent être contrôlés en choisissant une modulation spatiale appropriée de paramètres des jonctions le long de la chaîne et/ou un couplage approprié à l'environnement extérieur. Le travail théorique au sein du LPMMC se fait en étroite collaboration avec l'équipe expérimentale"Cohérence Quantique" à l'Institut Néel. Les problèmes spécifiques étudiés dans la thèse sont : modélisation détaillée du couplage des modes normaux à l'environnement pour leur caractérisation dans une expérience de transmission de micro-ondes, dissipation intrinsèque des oscillations du plasma à cause de quasi-particules hors équilibre, l'optimisation de la structure spatiale de la chaîne de jonctions Josephson pour son utilisation en tant qu'une super-inductance
The subject of thesis is a theorerical study of normal modes of plasma oscillations in superconducting Josephson junction chains. The properties of these normal modes can be controlled by choosing an appropriate spatial modulation of the junction parameters along the chain and/or an appropriate coupling to the external environment. The theoretical work at LPMMC is performed in a close collaboration with the experimental Quantum Coherence group at Néel Institute. The specific problems studied in this thesis are : detailed modeling of the normal mode coupling to the environment for probing them in a microwave transmission experiment, intrinsic dissipation of plasma oscillations due to the presence of non-equilibrium quasi-particles, optimization of the spatial structure of the Josephson junction chain for its use as a super-inductance

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Bobroff, Julien. „Impuretés et Systèmes Corrélés : des chaînes aux cuprates supraconducteurs“. Habilitation à diriger des recherches, Université Paris Sud - Paris XI, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005934.

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Cette habilitation propose une revue de l'effet d'impuretés non magnétiques ou magnétiques dans des systèmes de fermions fortement corrélés de basse dimension. Dans une première partie, on montre l'effet des ces impuretés sur les propriétés magnétiques de chaînes ou échelles de spin. Dans une seconde partie, on montre comment cet effet se transforme dans le cas des supraconducteurs à haute température critique, tant dans leur état normal que supraconducteur. Il est démontré que l'impureté peut servir d'outil efficace et original pour sonder les propriétés magnétiques locales de ces systèmes, en particulier en utilisant conjointement la Résonance Magnétique Nucléaire. Au passage, une revue est proposée des propriétés physiques des chaînes, echelles, et surtout des supraconducteurs à haute Tc.

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Kitanine, N. „Fonctions de corrélation des chaînes de spin. Approche de l'ansatz de Bethe algébrique“. Habilitation à diriger des recherches, Université de Cergy Pontoise, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00175290.

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Dans ce mémoire d'habilitation je présente mes travaux recents sur les chaînes de spin quantiques. Les chaînes de spin constituent l'exemple le plus fondamental de modèles intégrables quantiques. Ces modèles ont plusieurs applications directes en théorie de la matière condensée, en physique statistique, en optique quantique, en théorie des champs et même en théorie des cordes mais ils sont aussi très importants car ils donnent une possibilité unique de traiter de manière exacte des phénomènes non perturbatifs inaccessibles par les autres moyens. Dans ce cadre le problème central de la théorie moderne des systèmes intégrables concerne le calcul explicite des fonctions de corrélation et des facteurs de forme et leur analyse asymptotique.

La méthode présentée dans ce mémoire est basée sur l'ansatz de Bethe algébrique. Je montre comment cette méthode peut être utilisée pour le calcul des fonctions de corrélation à température nulle de la chaîne de spin 1/2 de Heisenberg. Le point principal de cette approche est la solution du problème inverse quantique obtenue pour la chaîne de spin 1/2 XXZ. Cette solution ainsi qu'une formule simple pour les produits scalaires des états de Bethe nous a permit d'obtenir les fonctions de corrélation les plus fondamentales ("les blocs élémentaires") sous forme d'intégrales multiples.

Ces représentations sous forme d'intégrales multiples permettent de faire un analyse asymptotique pour quelques quantités physiques (probabilité de formation du vide) et même, dans certains cas particuliers, de les calculer d'une manière exacte.

Il est possible d'obtenir à partir de ces représentations des résultats pour les fonctions à deux points, c'est à dire les fonctions de corrélation les plus importantes pour les applications. Un lien est établi entre ces intégrales multiples et les sommes de facteurs de forme. Ce résultat est généralisé aux fonctions de corrélation dynamiques.

Je présente aussi dans ce mémoire les généralisations de
cette méthode aux chaînes de spin supérieur à 1/2 et aux chaînes de spin à bords ouverts.

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Léger, Yoan. „Détection de spins individuels dans les boîtes quantiques magnétiques“. Phd thesis, Grenoble 1, 2007. http://www.theses.fr/2007GRE10130.

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Nous avons étudié par micro-spectroscopie des boîtes quantiques de semiconducteurs II-VI contenant une impureté magnétique individuelle (atome de Mn). L'émission optique de ces systèmes est régie par les interactions entre les porteurs confinés et le spin Mn. Des expériences de magnéto-optique ont permis de déterminer les différents paramètres contrôlant ces interactions. L'analyse du spectre d'émission de certaine de ces boîtes quantiques magnétiques permet de détecter directement l'état de spin de l'impureté magnétique. Les conditions de cette détection sont fortement influencées par une anisotropie de forme de la boîte quantique étudiée ou la présence d'un champ de contraintes inhomogène dans l'échantillon. Les effets de ces phénomènes sur les propriétés optiques des boîtes ont été analysés en détail. Nous nous sommes également consacrés à l'étude des différents états de charges des boîtes quantiques magnétiques. Celle-ci révèle la possibilité de contrôler électriquement ou optiquement l'anisotropie magnétique de systèmes magnétiques nanoscopiques. Enfin, nous avons abordé l'étude de la dynamique de spin dans ces systèmes. Les fluctuations temporelles d'un spin individuel ont été mises en évidence en analysant la statistique des photons émis par une boîte quantique
Using a micro-spectroscopy setup, we studied II-VI semiconductor quantum dots containing a single magnetic impurity (Mn atom). The emission of these systems is controlled by the interactions between the confined carriers and the Mn spin. The different parameters controlling these interactions were determined by magneto. Optical experiments. By analysing the emission spectrum of some of these magnetic quantum dots, we can detect directly the spin state of the magnetic impurity. The detection conditions are strongly influenced by the dot shape anisotropy or an inhomogeneous distribution of strains in the local environment of the dot. The effects of these phenomena were studied in details. We also studied the magneto-optical properties of the different charged states of magnetic quantum dots. This shows the possibility ta control electrically or optically the magnetic anisotropy of nanoscopic magnetic systems. Finally, we began ta study the dynamics of these systems. Single spin temporal fluctuations were pointed out by analysing the statistics of photons emitted by single magnetic quantum dots

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Favero, Ivan. „Décohérence, symétries et relaxation de spin dans les boites quantiques de semiconducteurs“. Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011133.

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Nous étudions, par spectroscopie optique à l'échelle de la boîte quantique unique InAs/GaAs,la décohérence de l'exciton neutre dans une boîte, sa structure fine et la relaxation de sonspin.Nous montrons que la cohérence est limitée intrinsèquement par un couplage non-perturbatifaux phonons acoustiques, et extrinsèquement par l'existence d'un environnementélectrostatique fluctuant autour des boîtes.Nous observons que la structure fine dépend de la densité locale de boîtes, qui affecte leurgéométrie et leur état de contrainte, et mettons à jour des boîtes originales émettant une lumière très polarisée.Nous étudions la relaxation du spin excitonique en mesurant le taux de polarisation del'émission. Sur un ensemble de boîtes, nous observons un temps de relaxation d'une dizainede ns à 10 K et montrons que la dynamique de cette relaxation est sensible à l'environnementdes boîtes. Sur boîte unique, nous montrons que le spin peut relaxer très rapidement (en 100ps), même à 10 K.

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Dareys, Bruno. „Etude dynamique des excitons dans les puits quantiques : formation, relaxation de spin“. Toulouse, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAT0010.

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Nous etudions la dynamique des excitons dans les puits quantiques intrinseques a semiconducteurs iii-v par spectroscopie resolue en temps de la photoluminescence. La these est divisee en 4 chapitres. Dans le premier, nous rappelons brievement le calcul des etats excitoniques dans les puits quantiques compte tenu du melange d'etats de la bande de valence. On souligne l'importance de l'interaction d'echange electron-trou et en particulier on souligne le role qu'elle joue dans l'interaction exciton-photon. Dans le chapitre suivant nous presentons le principe experimental qui nous permet d'effectuer la spectroscopie de la photoluminescence des puits quantiques avec une resolution temporelle proche de la picoseconde. Au chapitre 3, nous montrons que la luminescence des puits quantiques est dominee par la recombinaison excitonique au regime de puissance que nous utilisons. Nous demontrons que l'exciton se forme a partir d'une paire d'electron et de trou independamment photogeneres par des photons d'energie superieure au gap du puits. La polarisation initiale de la luminescence nous permet de mettre experimentalement en evidence l'effet du melange des etats de valence et un temps de transfert interbande trou lourd-trou leger de l'ordre de la picoseconde. Dans le dernier chapitre, nous etudions la relaxation de spin de l'exciton. Nous montrons l'existence d'un processus de relaxation directe entre les deux etats radiatifs de l'exciton et nous l'interpretons a l'aide de l'interaction d'echange electron-trou. Enfin nous proposons une methode de mesure directe du temps de retournement de spin du trou

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Favero, Ivan. „Décohérence, symétries et relaxation de spin dans les boîtes quantiques de semiconducteurs“. Paris 6, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011133.

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Léger, Yoan. „Détection de spins individuels dans les boîtes quantiques magnétiques“. Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00202472.

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Nous avons étudié par micro-spectroscopie des boîtes quantiques de semiconducteurs II-VI contenant une impureté magnétique individuelle (atome de Mn). L'émission optique de ces systèmes est régie par les interactions entre les porteurs confinés et le spin Mn. Des expériences de magnéto-optique ont permis de déterminer les différents paramètres contrôlant ces interactions. L'analyse du spectre d'émission de certaines de ces boîtes quantiques magnétiques permet de détecter directement l'état de spin de l'impureté magnétique. Les conditions de cette détection sont fortement influencées par une anisotropie de forme de la boîte quantique étudiée ou la présence d'un champ de contraintes inhomogène dans l'échantillon. Les effets de ces phénomènes sur les propriétés optiques des boîtes ont été analysés en détail. Nous nous sommes également consacrés à l'étude des différents états de charges des boîtes quantiques magnétiques. Celle-ci révèle la possibilité de contrôler électriquement ou optiquement l'anisotropie magnétique de systèmes magnétiques nanoscopiques. Enfin, nous avons abordé l'étude de la dynamique de spin dans ces systèmes. Les fluctuations temporelles d'un spin individuel ont été mises en évidence en analysant la statistique des photons émis par une boîte quantique.

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Dissertationen zum Thema „Chaînes de spin quantiques“

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