Tesi sul tema "Phénomènes quantiques"
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Le, Bihan Soazig. "Comprendre les phénomènes quantiques". Thesis, Nancy 2, 2008. http://www.theses.fr/2008NAN21008/document.
Abstract (sommario):
Les théories physiques classiques peuvent être interpretées comme représentant le monde en termes d'intéractions causales à la fois locales et déterministiques entre des systèmes characterisés par des propriétés bien définies. Il est bien connu que la mécanique quantique orthodoxe, qui se trouve être une de nos théories les mieux confirmées, ne peut pas être interprétée dans les termes du cadre décrit ci-dessus. Au début des années soixante, John Bell a démontré que toute théorie représentant son domaine dans les termes du cadre classique ci-dessus satisfait une série d'inégalités, les inégalités de Bell. Certains physiciens ont développé des théories alternatives à la théorie quantique orthodoxe, théories dont les interprétations associées abandonnent au moins une des charactéristiques du cadre classique. Les philosophes s'efforcent d'interpreter ce resultat de la physique contemporaine, i.e. s'efforcent de comprendre à quoi peut ressembler le monde s'il est vrai que les interactions entre les systèmes physiques sont soit non-locales, soit non-déterministiques, ou bien que ces systèmes physiques ne possèdent pas de propriétés définies. Cette ligne de pensée a atteint son apogée avec la "métaphysique expérimentale" qui s'est développée après que la violation des inégalités de Bell par l'expérience a été observée. L'interprétation orthodoxe est que les expériences de type Bell nous forcent à accepter certaines formes d'interactions non-locales, et peut- être non causales, au niveau fondamental. Dans cette thèse, j'évalue dans quelle mesure l'investigation philosophique de nos meilleures théories scientifiques peut nous aider à décider de ce que peut être le monde au niveau fondamental. J'étudie cette question en considérant le domaine quantique, et en particulier les phénomènes de type Bell. Mes conclusions pointent dans la direction d'une vue plus modeste du rôle possible de la philosophie de la physique que celle que les programmes de métaphysique expérimentale suggèrent. Dans une première partie, j'étudie le rôle que la philosophie de la physique peut légitimement jouer dans le développement et l'évaluation des différentes theories quantiques. Je soutiens que le rôle de la philosophie de la physique ne consiste pas à imposer des critères d'acceptabilité pour les théories physiques en plus des critères usuels de cohérence interne et d'adéquation empirique. Un rôle à la fois important et légitime que peut jouer la philosophie de la physique consiste à distinguer clairement, pour nos théories et leurs interprétations, ce qui est imposé par les phénomènes et les théories de ce que relèvent de nos choix et préférences. Je soutiens enfin qu'un tel travail d'analyse peut se faire sur la base de l'analyse structurelle de nos théories et de nos modèles de données. Dans la seconde partie de la thèse, j'étudie spécifiquement le cas de l'interprétation des théorèmes de Bell et des expériences associées. J'évalue systématiquement l'interprétation orthodoxe selon laquelle les résultats de ces expériences nous force à accepter une forme "bénigne" de non-localité, ``bénigne" parce que de type non-causal. Je montre que l'interprétation orthodoxe comprends trois thèses différentes, la première portant sur la question de la localité, la seconde portant sur la question de la causalité et la troisième concernant le holisme. Je fournis des cadres théoriques rigoureux afin d'évaluer ces trois thèses. Le résultat de mon analyse concernant la question de la localité est que l'interprétation orthodoxe peut être défendue. En revanche, concernant les questions de causalité, aucun des cadres théoriques existant ne permet de soutenir l'interprétation orthodoxe, si cette dernière est comprise dans sa version forte de métaphysique expérimentale. Dans les deux cas cependant, une version faible peut être défendue. En particulier, un résultat important de ma thèse est que l'interprétation orthodoxe peut être défendue rigoureusement au niveau empiriqueUnavailable
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Rech, Jérôme. "Phénomènes quantiques macroscopiques dans les systèmes d'électrons fortement corrélés". Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00197118.
Abstract (sommario):
Il aura fallu plusieurs années après que l'idée d'une transition de phase à température nulle émerge pour que l'on comprenne l'impact d'un tel point critique quantique sur une vaste région du diagramme de phase. Observé dans de nombreux exemples expérimentaux, ce régime critique quantique n'est toutefois pas encore bien compris sur le plan théorique et nécessite de nouvelles approches. Dans une première partie, nous nous intéressons au point critique quantique ferromagnétique. Après avoir construit une approche contrôlée permettant de décrire le régime critique quantique, nous montrons au travers de la susceptibilité statique de spin que le point critique quantique ferromagnétique est instable, détruit par une interaction effective dynamique à longue portée générée par l'amortissement de Landau des fluctuations de spin. Dans une seconde partie, nous revisitons le cas d'une impureté Kondo exactement écrantée avec une représentation bosonique du spin local et dans une limite de grande dégénérescence de spin N. Nous montrons que dans ce régime, l'état fondamental est un liquide de Fermi non-trivial contrairement à ce qui était communément admis. Nous étendons alors notre méthode au cas de deux impuretés couplées où nos résultats coincident qualitativement avec les approches déjà existantes. Ensuite, nous développons un formalisme de Luttinger-Ward capable de pallier certains défauts de l'approche originale pour la description d'une impureté isolée. Enfin, nous détaillons les bases ainsi que les premiers résultats de l'extension à un réseau Kondo de moments locaux, pertinent pour la compréhension du régime critique quantique des matériaux de type fermions lourds.
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Restrepo, Cadavid Juliana. "Décohérence et thermalisation des systèmes quantiques". Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066394.
Abstract (sommario):
Le travail aborde deux grandes problématiques d'actualité des systèmes quantiques. La première concerne les systèmes quantiques ouverts, typiquement un bit quantique (qubit) couplé à un bain. Dans cette partie on présente l'étude de la décohérence et la relaxation du qubit. La seconde partie concerne les systèmes quantiques isolés. Dans cette partie on présente l'étude de la thermalisation de deux systèmes quantiques macroscopiques après un quench Décohérence et relaxation d'un qubit. L'étude de la dynamique réduite d'un qubit couplé à un réservoir est intéressant pour deux points de vue complémentaires, l'un lié à l'informatique quantique et l'autre lié à la physique quantique de N corps. Pour construire des ordinateurs quantiques, il est nécessaire de comprendre l'effet de l'environnement sur la décohérence des qubits. D'autre part, d'un point de vue de la physique des systèmes quantiques, ou bien des systèmes quantiques hors équilibre, les qubits peuvent être utilisés pour mesurer et comprendre les propriétés thermodynamiques et dynamiques du bain. Dans ce second sens, tout à fait d'actualité, il existent nombreux travaux théoriques et expérimentales récentes. Des expériences récentes suggèrent utiliser des dispositifs semi-conducteurs tels que les Josephson jonctions ou des spins dans les boîtes quantiques pour l'informatique et la communication quantique. Ces appareils ont l'avantage de taille par rapport aux autres systèmes physiques qui ont également été proposées pour l'informatique quantique, comme des atomes en cavité, les ions piégés dans un champ magnétique ou des molécules en résonance magnétique nucléaire. L'unité de base de ces dispositifs est un système quantique à deux niveaux, connu dans la littérature comme un quantum bit ou qubit. L'utilisation de bits quantiques (qubits) dans n'importe quel contexte est limitée par interaction avec leur environnement (réservoir ou bain). En fait, l'interaction leur fait perdre leur caractère quantique, un processus appelé décohérence. Les premiers études qui ont modelé la perte de la cohérence sont ceux de Caldeira et Leggett dans les années quatre-vingt. Dans ces études le réservoir était composé des bosons indépendants. Le modèle proposé, appelé Spin-Boson, est pertinente lorsque l'on considère un bain des photons ou des phonons. Cependant, dans le cas des dispositifs semi-conducteurs mentionnés au paragraphe précédent, des expériences ont montré qu'il est nécessaire d'envisager des réservoirs plus complexes composés des spins et électrons en interaction. De plus, il est important de considérer les effets non markoviens (effets de mémoire sur la dynamique des qubits. Le traitement théorique de bains quantiques avec interactions est beaucoup plus difficile que le traitement pour le bain des bosons indépendants et nous devons recourir à des méthodes théoriques puissantes. Le chapitre introductif présente les techniques d'opérateurs de projection qui sert a dériver les équations maîtresses qui régissent l'évolution du qubit, dans la thèse on se concentre sur les approximations Nakajima Zwanzig (NZ) et Time convolutionless technique (TCL). Ces techniques sont élégantes et, bien que perturbatives, sont capables de décrire certains aspects non markoviens de la dynamique. Nous avons étudie dans une première partie, la décohérence et relaxation d'un qubit couplé a un bain électronique sans interaction décrivant un métal ou un semi-conducteur Les résultats reflètent la richesse car la dynamique réduite du qubit dépend de façon subtile de plusieurs paramètres: la densité d'états des électrons, le champ magnétique, etc. Dans le chapitre 3 nous avons considéré un qubit couplé à un bain possédant un ordre supraconducteur. Pour un couplage de type Kondo à température fini nous avons trouvé une décohérence et relaxation non markoviens et ultra rapides, pour un couplage direct au paramètre d'ordre nous avons trouvé une dynamique plus complexe qui dépend des conditions initiales. Pour certaines conditions initiales la dynamique est sensible aux fluctuations de spin et ressemble a la situation du couplage Kondo. Pour autres conditions initiales, la dynamique est sensible aux fluctuations de charge et relaxe de façon markovien. Ces résultats donnent des pistes pour réduire les effets de décohérence dans les dispositifs et motivent des nombreux questions. Ces travaux ont aboutit à la publication des articles suivantes: “Effect of a gap on the decoherence of a qubit” J. Restrepo, E. Dupont, S. Camalet, R. Chitra (submitted to Phys Rev B) “Decoherence induced by an ordered environment” J. Restrepo, S. Camalet, R. Chitra (in preparation) Thermalisation d'un système quantique isolé. L'étude de la dynamique hors équilibre après un quench est devenu particulièrement d'actualité depuis l'avènement des expériences d'atomes ultra-froids qui représentent des systèmes quantiques isolés idéaux Pour les systèmes quantiques, la plupart des questions fondamentales sur la thermalisations restent ouvertes. Il y a deux types de questions : Quel est l'état asymptotique après un quench ? Est-il un état d'équilibre ? Quels sont les mécanismes qui expliquent la thermalisation ? Jusqu'au présent, il existent soit des hypothèses générales avec aucune preuve rigoureuse soit des résultats particuliers. Les résultats sont obtenus analytiquement lorsque le système est intégrable et numériquement quand il ne l'est pas. Dans notre travail (chapitre 4), nous abordons la question de la stabilité de l'équilibre thermique dans les systèmes quantiques, nous modélisons les systèmes quantiques par des champs bosoniques libres. L’intérêt de ce modèle est de pouvoir apporter des réponses claires à certaines des questions fondamentales sur la thermalisation. Il a deux ingrédients intéressantes. Tout d'abord, il considère un état initial qui n'est pas l'état fondamental. Deuxièmement, il considère un système composite où les deux parties sont de taille comparable, ce qui permet de voir comment l'état asymptotique est atteint dans l'espace. L'effet d'avoir des champs bosoniques libres conduit à un hamiltonien quadratique pour lequel on a calculé l'énergie et les fonctions de corrélation de façon exacte aux temps longs. Ainsi on a pu montré que dans le cas d'un contact thermique modifié soudainement, le système n'atteint pas un état stationnaire, et il ne se produit pas de relaxation. Ces résultats peuvent en fait être partiellement compris du fait de la nature particulière du spectre des excitations. Néanmoins, ils motivent des nombreuses questions. Ce travail a abouti à la publication de l'article suivante: “Sudden Change of the thermal contact between two quantum systems” New Journal of Physics 12 055011, 2010.
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Carosella, Francesca. "Étude théorique des phénomènes de transport électronique dans les puits quantiques AlGaN/GaN". Lille 1, 2005. http://www.theses.fr/2005LIL10125.
Abstract (sommario):
Les hétérostructures AlGaN/GaN ont la particularité de supporter à leur interface des puits quantiques, dont la densité électronique peut atteindre des valeurs aussi élevées que 10 ^13 cm-2 sans dopage volontaire. Ils offrent ainsi la possibilité de fabriquer des composants électroniques de puissance ainsi que des composants hyperfréquences, dans la mesure où leur qualité cristalline permet également aux porteurs de charge d'avoir une bonne mobilité. Nous nous sommes intéressés à l'étude théorique des mécanismes de diffusion présents dans ces matériaux, de façon à identifier la nature des défauts responsables des faibles valeurs de mobilité mesurées sur des échantillons obtenus dans l'état de l'art de la croissance épitaxiale. Nous avons, avant tout, montré par des calculs auto-cohérents, que ces puits quantiques étaient caractérisés par la présence de plusieurs sous-bandes notablement peuplées, ce qui nous a ensuite amené à devoir établir une méthode de résolution de l'équation de Boltzmann, permettant de tenir compte de la possibilité de transitions interbandes, et à devoir établir un formalisme permettant de calculer la réponse diélectrique de ces systèmes multi sous bandes, nécessaire à la détermination des potentiels diffuseurs écrantésNous avons ensuite abordé l'étude des mécanismes de diffusion intrinsèques, en établissant pour ces systèmes bidimensionnels le potentiel diffuseur associé aux pseudo particules hybrides, résultant de l'interaction entre les phonons optiques et les plasmons. Fort de cette base, qui a permis pour la première fois le calcul de la mobilité théorique maximum, nous avons pu enfin aborder l'étude des centres diffuseurs extrinsèques les plus déterminants Nous avons démontré qu'ils étaient liés à la présence de dislocations ainsi qu'à la qualité des interfaces présentant des rugosités (ou des fluctuations) liées aussi bien à leur structure géométrique qu'à la répartition hétérogène des charges d'interface La comparaison de nos résultats théoriques avec différents résultats expérimentaux a permis de démontrer que les dislocations introduisent des niveaux extrinsèques légers situés à environ 110 meV sous la bande de conduction de GaN et que leur potentiel détermine en grande partie la mobilité des échantillons contenant de faibles valeurs de densité de porteurs, alors que les mécanismes de rugosité, caractérisés par le biais d'un paramètre de corrélation, sont responsables de la chute des valeurs de mobilité dans le domaine des hautes densités de porteurs libres. Ces résultats devraient permettre d'affiner les méthodes de croissance cristalline selon le domaine de densité de porteurs qui sera choisi pour la réalisation des composants
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Viale, Yannick. "Etude de boîtes quantiques de CdZnTe : processus de relaxation d'énergie et de phase". Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2004. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2004/VIALE_Yannick_2004.pdf.
Abstract (sommario):
Nous présentons une étude des processus de relaxation d'énergie et de phase des paires électron-trou dans une hétérostructure CdTe/ZnTe contenant des boîtes quantiques. Elle se présente sous la forme de plusieurs puits quantiques CdZnTe à forte concentration en zinc, séparés par des barrières en ZnTe, et incluant sous forme d'îlots les boîtes quantiques à forte concentration en cadmium. Dans des expériences d'excitation de la photoluminescence nous avons mis en évidence deux types de processus de relaxation des paires électron-trou. Celles-ci sont photocréées dans le puits quantique de CdZnTe et y relaxent par émission d'une cascade de phonons longitudinaux optiques jusqu'à leur piégeage dans les boîtes quantiques. Elles subissent ensuite une relaxation intra-boîte. Ceci est interprété comme un mécanisme de polarisation des boîtes quantiques précédant la recombinaison radiative des paires. Ces deux relaxations, dans les puits et dans les boîtes, sont favorisées par le caractère fortement polaire des liaisons dans les matériaux II-VI qui renforce le couplage des excitations électroniques avec les phonons. Des mesures de variation de transmission en configuration pompe-sonde, nous ont permis d'analyser la dynamique de population des paires électron-trou au cours de ces processus de relaxation. Nous avons pu mettre en évidence que la relaxation des paires électron-trou par la cascade se faisait sur un temps de l'ordre de 2 ps et menait à un blocage des transitions optiques dans les boîtes quantiques. Nous avons également mesuré un temps de relaxation intra-boîte de 25 ps. La comparaison entre différentes cascades nous a permis d'estimer le temps d'émission d'un phonon longitudinal optique dans le puits quantique à une centaine de femtosecondes. Dans des expériences de mélange de quatre ondes nous avons observé des battements quantiques que nous avons analysés en terme de battements entre les transitions excitoniques et biexcitoniques. Les temps de déphasage mesurés en fonction de la densité de photons montrent que les excitons sont fortement localisés dans les boîtes quantiques. Ces temps sont beaucoup plus courts que le temps de vie radiatif observé et sont contrôlés par le temps de relaxation intra-boîteWe present a study of the electron-hole pair energy and phase relaxation processes in a CdTe/ZnTe heterostructure, in which quantum dots are embedded. CdZnTe quantums wells with a high Zinc concentration, separated by ZnTe barriers, contain islands with a high cadmium concentration. In photoluminescence excitation spectroscopy experiments, we evidence two types of electron hole pair relaxation processes. After being excited in the CdZnTe quantum well, the pairs relax their energy by emitting a cascade of longitudinal optical phonons until they are trapped in the quantum dots. Before their radiative recombination follows an intra-dot relaxation, which is attributed to a lattice polarization mechanism of the quantum dots. It is related to the coupling between the electronic and the vibrationals states. Both relaxation mechanisms are reinforced by the strong polar character of the chemical bond in II-VI compounds. Time resolved measurements of transmission variations in a pump-probe configuration allowed us to investigate the population dynamics of the electron-hole pairs during the relaxation process. We observe a relaxation time of about 2 ps for the longitudinal phonon emission cascade in the quantum well before a saturation of the quantum dot transition. We also measured an intra-box relaxation time of 25 ps. The comparison of various cascades allows us to estimate the emission time of a longitudinal optical phonon in the quantum well to be about 100 fs. In four waves mixing experiments, we observe oscillations that we attribute to quantum beats between excitonic and biexcitonic transitions. The dephasing times that we measure as function of the density of photons shows that excitons are strongly localized in the quantum dots. The excitonic dephasing time is much shorter than the radiative lifetime and is thus controlled by the intra-dot relaxation time
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Giamarchi, Thierry. "Localisation et interactions dans les fluides quantiques unidimensionnels". Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37605448p.
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Alrifai, Rim. "Fonctions optiques robustes dans des structures de guides d'onde : liens avec des phénomènes quantiques". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0087.
Abstract (sommario):
La propagation d'ondes dans des guides optiques couplés et la dynamique de transfert de population dans des systèmes quantiques discrets et couplés possèdent un formalisme commun via l'équation de Schrödinger. Une telle analogie permet un enrichissement mutuel de ces deux domaines. D'une part, des phénomènes complexes de physique quantique peuvent être démonter en optique, où les expériences sont généralement plus accessibles. D'autre part, les concepts de l'un des domaines peuvent être traduits dans l'autre pour concevoir, des dispositifs aux fonctionnalités étendues. Dans ce contexte, l'élément moteur de cette thèse est l'analogie entre les systèmes quantiques adiabatiques et robustes et des systèmes de guides d'onde analogues. En optique, la robustesse se traduit par une tolérance fortement accrue aux variations de longueur d'onde (achromaticité), de température ou aux perturbations et imperfections des guides. Les travaux précédents du laboratoire, portant sur ces analogies, ont traité de guides monomodes, et n'ont pas considéré les deux modes de polarisation orthogonale. Aussi, nous élargissons, ces travaux afin obtenir un séparateur de polarisation intégré, et un convertisseur de modes, tous deux large bande. Ils sont composés de trois guides couplés où les guides latéraux sont courbés selon une évolution adiabatique. Nous considérons enfin, un troisième système de guides, constants et droits, où une dissipation du guide central permet une répartition de puissance ultra-large bande. Les diviseurs de faisceaux polarisants intégrés jouent un rôle important dans de nombreux dispositifs photoniques intégrés nécessitant la manipulation de la polarisation lumineuse, avec un besoin d'être le plus large bande possible. Aussi, je propose dans cette thèse, une configuration à trois guides avec des indices de réfraction anisotropes qui s'inspire du phénomène quantique de STIRAP (STImulated Raman Adiabatic Passage). Cette étude montre qu'un rapport de 5 entre les contrastes d'indice des modes TM et TE est suffisant pour séparer efficacement les deux polarisations sur une plage d'environ 350 nm autour de la longueur d'onde centrale à 1,55 µm. La bande passante augmente avec le rapport d'anisotropie et la longueur d'onde centrale peut être ajustée en modifiant les paramètres. Par ailleurs, l'un des moyens envisagés pour augmenter la capacité des systèmes de télécommunications optiques repose sur le multiplexage spatial, où chaque canal est transmis sur un mode spatial différent d'une fibre multimode. Cette approche nécessite des (dé)multiplexeurs qui séparent ou en convertissent les modes. Là encore, un système adiabatique à trois guides d'onde peut être mis à profit pour concevoir une conversion entre un mode d'ordre supérieur et le mode fondamental (ou le contraire) sur une large gamme spectrale. Ce dispositif peut à nouveau être analogue au STIRAP, mais aussi au phénomène d'élimination adiabatique. Dans ce dernier cas, le guide d'onde central est fortement désaccordé avec les deux autres. Le troisième système étudié dans cette thèse ne repose pas sur des guides à évolution adiabatique, mais est analogue à un système quantique non hermitien, où le transfert de population s'effectue via un état intermédiaire dissipatif. Ici les trois guides sont parallèles et le guide central présente des pertes importantes. Cela conduit à une division de puissance ultra-large bande en contrepartie d'une perte globale de 50% (pour une diviseur puissance symétrique). L'absence d'évolution adiabatique permet des systèmes plus compacts, en particulier si le guide central est un guide plasmonique. Cette thèse démontre le fort potentiel des approches s'inspirant des phénomènes quantiques pour la photonique, où des fonctionnalités robustes, polyvalentes et larges bandes sont requises. De tels dispositifs peuvent être utilisés en photonique intégrée classique, ou avec comme perspective la manipulation de photons uniques en optique quantiqueWave propagation in coupled optical waveguides and population dynamics in quantum systems composed of coupled discrete levels share a common mathematical formalism related to the underlying Schrödinger equation. In the context of this thesis the key role is played by the relation between robust adiabatically evolving quantum systems and corresponding adiabatically evolving waveguide systems. In the optics case the robustness reflects in a strongly increased tolerance with respect to changes in wavelength (achromaticity), temperature, or unwanted variations in the waveguide parameters.Earlier works in our laboratory in the context of the above analogy were related to waveguides allowing propagation of the fundamental mode only and did not consider the possible propagation of both orthogonal polarization modes. In the present thesis we fill this gap by discussing ways for achieving broadband polarization separation as well as broadband mode conversions. The investigated systems are composed of three coupled waveguides with a spatial adiabatic evolution. In addition, we consider a third system where a dissipation in one of three waveguides allows to achieve ultra-broadband power splitting despite for the absence of any adiabatic evolution of the waveguide parameters.Integrated polarization beam splitters (PBS) play a significant role in many integrated photonic devices where the polarization state of light requires manipulation and important efforts are under way to make such a functionality as broadband as possible. Our proposal in this context involves a three-waveguides configuration with anisotropic refractive index either in the core or in the cladding and is inspired by the quantum STIRAP process (STImulated Raman Adiabatic Passage). Our analysis shows that an anisotropy ratio of 5 (ratio between the refractive index contrasts for the TM and TE waves) is sufficient for separating efficiently the two polarizations over a spectral range of ≈ 350 nm around the 1550 nm central wavelength. The bandwidth of such PBS increases by increasing the anisotropy factor and the central wavelength can be adjusted by modifying the waveguides.One of the ways presently envisaged for increasing the nearly saturated capacity of optical telecommunication systems relies on space division multiplexing, where signals are transmitted on different spatial modes of a multimode optical fiber. This kind of approach requires elements capable of demultiplexing the modes by separating and converting them. Our proof of concept in this context is based again on an adiabatic three-waveguide systems and permits conversion between a higher order mode and the fundamental mode (or vice-versa) over a wide spectral range. The underlying waveguide design is again analogous to the above quantum STIRAP process or in alternative to Adiabatic Elimination (AE) in which case the central waveguide is strongly detuned from the two others.As mentioned above, the third system studied in this thesis does not rely on adiabatically evolving waveguides but is related to the behavior of non-Hermitian quantum systems, specifically to quantum population transfer through a decaying intermediate state. Our approach is based on three parallel waveguides of which the central one is highly dissipating. It leads to ultra-broad band power division that has to be paid by a 50% overall loss if equal power is wished in the two output ports. Here the absence of the slow adiabatic variation allows for more compact systems, especially if the central waveguide is of the plasmonic type.The three systems that are discussed in this thesis show the great potential of quantum-inspired approaches for robust photonics, where tolerant, versatile and broadband functionalities are required. While devices of this kind may be used principally in classical integrated photonics, their use for single photon management in quantum optics is also an attractive perspective
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Querlioz, Damien. "Phénomènes quantiques et décohérence dans les nano-dispositifs semiconducteurs : étude par une approche Wigner Monte Carlo". Paris 11, 2008. http://www.theses.fr/2008PA112218.
Abstract (sommario):
Ce travail de thèse étudie les phénomènes quantiques qui apparaissent dans les dispositifs électroniques aux dimensions nanométriques. A cet effet des simulations fondées sur une résolution Monte Carlo de l'équation de Wigner-Boltzmann sont mises en œuvre. Après des rappels de base, cette équation qui permet de modéliser les effets de collisions dans le transport quantique est démontrée. La nouvelle technique Wigner Monte Carlo pour la résoudre est introduite, et est mise en œuvre pour simuler des diodes tunnel résonantes (RTD). Les résultats sont cohérents avec des calculs basés sur les fonctions de Green, et avec des réalisations expérimentales simples. La théorie de la décohérence est ensuite utilisée pour analyser les résultats, et comprendre l'émergence de comportements semi-classiques dans les nano-dispositifs. La décohérence induite par les phonons est comparée au modèle du mouvement brownien quantique. La transition entre les régimes résonants et séquentiels à travers un niveau quasi-lié est analysée. Dans une RTD, la transition d’une région active quantique à des accès semi-classiques est observée. Les phénomènes quantiques dans les MOSFET les plus courts fabriqués aujourd'hui sont ensuite étudiés. Il apparaît un régime hybride, où aussi bien le transport quantique que les collisions jouent un rôle important. Les effets de dégénérescence et la décohérence subie par les électrons sont étudiés. Des comparaisons à des résultats expérimentaux sont proposées. Finalement, deux études portant sur des nanostructures envisagées pour les dispositifs électroniques du futur (les nanotubes de carbone et les nanorubans de graphène) sont proposéesThis work studies the quantum phenomena that appear in nanometer-scaled electron devices. To this aim, Monte Carlo type simulations based on the Wigner-Boltzmann equations are performed. After a presentation of general theory, this equation which allows including collision effects in a quantum transport simulation is proved. The new Wigner Monte Carlo approach to solving it is introduced, and is employed to simulate resonant tunneling diodes (RTD). The results are consistent with Green's functions based calculations and simple experiments. The theory of decoherence is then applied to interpret the results and understand the emergence of semi-classical behavior in nanodevices. Phonon-induced decoherence is compared to the quantum Brownian motion model. The transition between resonant and sequential transport through a quasi-bound state is analyzed. In a RTD, the transition from a quantum active region to semi-classical access regions is observed. Quantum phenomena in the shor test MOSFETs demonstrated in research labs are then studied. A hybrid regime is evidenced, where both quantum transport and collisions play a significant role. Degeneracy effects and decoherence experienced by electrons in MOSFETs are studied. Comparisons with experimental results are then performed. Finally, two studies concerning nanostructures considered for electron devices of the future (carbon nanotubes and graphene nanoribbons) are proposed
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Lassoued, Saïda. "Modélisation de transistors a homo et hétéro-jonctions, compatibles avec une filière submicronique : influence de phénomènes quantiques". Lyon, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAL0089.
Abstract (sommario):
Le sujet de cette thèse concerne l'étude de transistors bipolaires submicroniques à émetteur polysilicium, compatibles avec une technologie silicium CMOS (BICMOS) du ÇNET de Meylan, et au premier chef le développement d'une modélisation afférente. Après un rappel d'une investigation sur des profils mesurés (SIMS) ayant amené à développer un modèle de (co)diffusions, nous présentons des mesures électriques en statique (cf. "Gummel") et en dynamique, capacitives essentiellement. Une discussion s'appuie sur ce travail, qui permet d'étudier l'influence de différentes variantes sur le process, particulièrement au ni veau du polysilicium et du collecteur, vis à vis, en particulier, du gain en courant et de la fréquence de transition. Les mesures électriques mettent aussi enexergue les défauts structurels du composant Nous avons alors développé un logiciel numérique bidimensionnel, résolvant les équations de Poisson et de continuité des courants, qui plus est couplées avec l'équation de Schroedinger. Cette dernière est en effet introduite pour décrire le transport tunnel à travers une fine couche d'oxyde (typiquement 15 A) sous le polysilicium (elle induit un accroissement du gain, en diminuant le courant de trous de la base). La dernière partie du travail concerne la modélisation du BICMOS à base SiGe, donc d'une structure à hétérojonctions, pouvant fonctionner à de très hautes fréquences (cf. Circuits RF)The aim of this work is the study of a submicronic bi polar transistor, compatible with a silicon technology (BICMOS), developed by CNET lndustry (Meylan-France). First of all, we discuss with the doping level profiles. We develop a (co)diffusion modeling into the polysilicon and the monocrystalline silicon underneath. Then, we present static electrical characteristics such Gummel's ones, and dynamic measurements such as capacitances. We consider the effects of process on device parameters such as current gain and cut-off frequency. These characterizations point out the technological drawbacks concerning the device behavior. The core of the subject lies in developing a bidimensional device simulator dealing with the so-called drift-diffusion model. Moreover, we have to model the electrical transport through a very thin oxide (15 A) located between polysilicon and monosilicon, which increases the gain current by decreasing the hale current. Then we add the resolution of the Schroedinger equation to make the simulations fully numerical. The method used for this former one is a transfer matrix algorithm. Finally, we study a hetero junction transistor structure: a bipolar transistor with a SiGe-doped base. This structure gives high cut-off frequency specified for RF applications
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Décanini, Yves. "Phénomènes de résonance et renormalisation en espace-temps courbe". Habilitation à diriger des recherches, Université Pascal Paoli, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00609537.
Abstract (sommario):
Ce mémoire est une présentation de nos travaux de recherches s'étendant sur les dix dernières années. Ils ne sont pas consacrés à un domaine particulier de la physique, mais se répartissent suivant trois grands thèmes : aspects algébriques de la diffusion des ondes, utilisation des méthodes semiclassiques en diffusion et renormalisation en théorie des champs en espacetemps courbe.
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Grange, Thomas. "Relaxation et décohérence des polarons dans les boîtes quantiques de semi-conducteurs". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00333256.
Abstract (sommario):
Cette thèse présente une étude théorique des interactions électron-phonon dans les boîtes quantiques InAs/GaAs, où le régime de couplage fort entre les porteurs confinés dans les boîtes et les phonons optiques a pour conséquence la formation d'états intriqués appelés polarons.Nous prenons tout d'abord en compte le couplage fort entre excitons et phonons optiques afin de calculer l'absorption interbande sous champ magnétique.
Nous calculons ensuite le temps de vie des états polarons, dont l'instabilité est due à leur composante phonon. Nous démontrons la nécessité de prendre en compte de manière détaillée les différents processus anharmoniques, dont l'efficacité dépend fortement de l'énergie du polaron. Ces calculs permettent d'expliquer les variations non monotones du temps de vie mesuré des polarons avec leur énergie.
Nous étudions ensuite la dynamique de relaxation dans les boîtes doublement chargées, où l'interaction spin-orbite, associée aux couplages électron-phonon, entraîne des processus de retournement du spin entre états singulets et triplets.
Finalement, nous étudions la cohérence optique de la transition intrabande fondamentale, dont l'élargissement avec la température est dû aux transitions réelles et virtuelles vers le deuxième état excité.
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Giraud, Romain. "Effets quantiques mésoscopiques d'ions de terres rares faiblement couplés". Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007452.
Abstract (sommario):
Effets quantiques mésoscopiques d'ions de terres rares faiblement couplés. Quel peut-être l'apport d'ions de terres rares fortement dilués au magnétisme mésoscopique ? Ce travail décrit l'origine d'une dynamique quantique lente du renversement du moment magnétique d'un ion Ho$^(3+)$, en présence d'une forte anisotropie uniaxiale (retournement d'un aimant atomique par effet tunnel sous la barrière d'anisotropie). Dans le monocristal quadratique LiYF$_4$, les mécanismes de relaxation paramagnétique dus aux couplages spin-phonons sont inefficaces à très basse température, et l'allure singulière des cycles d'hystérésis observés à faible vitesse de balayage du champ appliqué selon l'axe de facile aimantation, en marches d'escalier, révèle un effet de mécanique quantique non stationnaire. Ces transitions non adiabatiques correspondent au retournement cohérent du moment électronique et du spin nucléaire d'un ion Ho$^(3+)$ quasi-isolé (couplage hyperfin fort). La dynamique quantique d'un centre tunnel est cependant rendue incohérente par de faibles couplages à l'environnement de spins nucléaires, ceux des ions diamagnétiques de la matrice d'accueil non magnétique. De plus, en présence d'un phénomène dit de goulot d'étranglement des phonons, l'allure des cycles mesurés est fortement modifiée à plus grande vitesse de balayage du champ. Des sauts supplémentaires, attribués à une dynamique quantique à plusieurs ions (relaxations croisées), apparaissent pour d'autres champs résonants. Une interprétation à deux ions démontre que des transitions de co-tunnel à deux ions et des transitions tunnel à un ion décalées par les interactions dipolaires dominent la relaxation dans ce régime tunnel, en accord avec des mesures de susceptibilité alternative à T>1.75K. Les ions dilués de terres rares constituent non seulement une alternative aux aimants moléculaires pour une compréhension plus approfondie du magnétisme mésoscopique, mais ils permettent aussi d'envisager sérieusement l'observation de la cohérence quantique en magnétisme ainsi que l'étude des phénomènes de dissipation/décohérence, notamment dus aux porteurs libres. En outre, la mise en évidence d'une dynamique quantique à plusieurs corps apporte des éléments nouveaux à l'étude de la nature des fluctuations quantiques dans des systèmes complexes, comme dans les verres de spins.
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Lemaitre, Aristide. "Étude en magnéto-absorption de puits quantiques semimagnétiques CdMnTe / CdMgTe en présence d'un gaz d'électrons bidimensionnel - Phénomènes de ségrégation aux interfaces CdTe / CdMnTe". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 1999. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00645513.
Abstract (sommario):
Ce travail montre l'intérêt, par deux aspects, des semiconducteurs semimagnétiques CdMnTe pour l'étude des propriétés structurales, magnétooptiques et électroniques des puits quantiques II-VI. La première partie est consacrée à la caractérisation des interfaces CdTe/CdMnTe dans des puits quantiques asymétriques. Le large effet Zeeman dû à l'interaction d'échange porteurs-Manganèse de la transition excitonique fondamentale, déterminé par des mesures de magnétoréflectivité et d'effet Kerr, permet une analyse précise du profil de concentration du Manganèse à proximité de l'interface. Nous mettons ainsi en évidence le mécanisme de ségrégation qui résulte l'échange d'atomes entre deux monocouches adjacentes en cours de croissance. Dans la seconde partie, l'effet Zeeman géant de la bande de conduction est utilisé pour polariser totalement le spin des électrons d'un gaz bidimensionnel de densité intermédiaire présent dans un puits quantique semimagnétique. Cette propriété permet de découpler les phénomènes dépendant et non-dépendant du spin des électrons et d'étudier ainsi les effets à N corps au sein d'un gaz d'électrons bidimensionnel. L'analyse des mesures de magnéto-transmission inter-niveaux de Landau met en évidence la création de paires électron-trou liés par l'interaction coulombienne. L'énergie de liaison de ce complexe est toutefois fortement réduite par deux mécanismes dus au gaz d'électrons : l'écrantage et le remplissage de l'espace des phases. Un autre effet à N corps est manifeste : l'interaction d'échange électron-électron qui permet d'expliquer, conjointement avec l'interaction d'échange porteurs-Manganèse, la polarisation complète du gaz à un faible champ magnétique. Un modèle au premier ordre, incluant ces trois effets, reproduit le comportement des énergies des transitions en champ.
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Lemaître, Aristide. "Etude en magnéto-absorption de puits quantiques semimagnétiques CdMnTe/CdMgTe en présence d'un gaz d'électrons bidimensionnel : phénomènes de ségrégation aux interfaces CdTe/CdMnTe". Paris 6, 1999. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00645513.
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Sleiman, Ammar. "Simulation Monte-Carlo du transport électronique et des phénomènes de diffusion dans les hétérostructures III-V : application aux structures MODFET et DMT". Lille 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LIL10157.
Abstract (sommario):
Dans ce mémoire nous présentons une étude théorique par la méthode de Monte-Carlo du transport électronique et des coefficients de diffusion dans les heterostructures iii-v. Ce mémoire se divise en quatre parties. Dans le premier chapitre nous présentons le modèle de simulation que nous avons développé pour étudier le transport électronique. Dans ce modèle nous avons introduit les effets physiques fondamentaux tels que la non-parabolicité, la quantification des vallées (, l, x), le principe de Pauli, et toutes les interactions importantes. Dans le deuxième chapitre, nous utilisons ce modèle pour calculer les coefficients de diffusion dans deux heterostructures modfets (modulation doped field effect transistors): l'une en algaas/ingaas et l'autre en alinas/ingaas. Apres avoir rappelé les méthodes de calculs dans les gaz non dégénères. Nous discutons et comparons l'évolution des coefficients de diffusion pour les deux heterostructures. Nous montrons l'influence des différentes interactions sur leur évolution. Dans le troisième chapitre nous étudions le transport électronique dans le dmt (doped channel mis-like-fet) en algaas/gaas. Nous examinons l'impact des différents paramètres (le profil de dopage, la densité électronique et la température) sur les propriétés du transport. Nous étudions le comportement de ces structures en régime stationnaire et transitoire. Nous terminons ce chapitre par une comparaison avec des résultats expérimentaux. Le quatrième chapitre, est consacré à l'étude de la diffusion dans les gaz dégénères. Apres avoir montré la limite de validité des définitions conventionnelles. Nous proposons une méthode applicable quel que soit le degré de dégénérescence. Nous montrons qu'elle peut aisément être introduite dans un modèle Monte-Carlo. Nous présentons enfin des résultats concernant un dmt typique.
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Collura, Mario. "Aspects hors de l'équilibre de systèmes quantiques unidimensionnels fortement corrélés". Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0009/document.
Abstract (sommario):
Dans cette thèse, nous avons répondu à certaines questions ouverts dans le domaine de la dynamique hors équilibre des systèmes quantiques unidimensionnels fermés. Durant ces dernières années, les avancées dans les techniques expérimentales ont revitalisé la recherche théorique en physique de la matière condensée et dans l'optique quantique. Nous avons traité trois sujets différents et en utilisant des techniques à la fois numériques et analytiques. Dans le cadre des techniques numériques, nous avons utilisé des méthodes de diagonalisation exacte, l'algorithme du groupe de renormalisation de la matrice densité en fonction du temps (t-DMRG) et l'algorithme de Lanczos. Au début, nous avons étudié la dynamique quantique adiabatique d'un système quantique près d'un point critique. Nous avons démontré que la présence d'un potentiel de confinement modifie fortement les propriétés d'échelle de la dynamique des observables en proximité du point critique quantique. La densité d'excitations moyenne et l'excès d'énergie, après le croisement du point critique, suivent une loi algébrique en fonction de la vitesse de la trempe avec un exposant qui dépend des propriétés spatio-temporelles du potentiel. Ensuite, nous avons étudié le comportement de bosons ultra-froids dans un réseau optique incliné. En commençant par l'hamiltonien de Bose-Hubbard, dans la limite de Hard-Core bosons, nous avons développé une théorie hydrodynamique qui reproduit exactement l'évolution temporelle d'une partie des observables du système. En particulier, nous avons observé qu'une partie de bosons reste piégée, et oscille avec une fréquence qui dépend de la pente du potentiel, au contraire, une autre partie est expulsée hors de la rampe. Nous avons également analysé la dynamique du modèle de Bose-Hubbard en utilisant l'algorithme t-DMRG et l'algorithme de Lanczos. De cette façon, nous avons mis en évidence le rôle de la non-intégrabilité du modèle dans son comportement dynamique. Enfin, nous avons abordé le problème de la thermalisation dans un système quantique étendu. À partir de considérations générales, nous avons introduit la notion de profil de température hors équilibre dans une chaîne des bosons à coeur dure. Nous avons analysé la dynamique du profil de temperature et, notamment, ses propriétés d'échelleIn this thesis we have addressed some open questions on the out-of-equilibrium dynamics of closed one-dimensional quantum systems. In recent years, advances in experimental techniques have revitalized the theoretical research in condensed matter physics and quantum optics. We have treated three different subjects using both numerical and analytical techniques. As far as the numerical techniques are concerned, we have used essentially exact diagonalization methods, the adaptive time-dependent density-matrix renormalization-group algorithm (t-DMRG) and the Lanczos algorithm. At first, we studied the adiabatic quantum dynamics of a quantum system close to a critical point. We have demonstrated that the presence of a confining potential strongly affects the scaling properties of the dynamical observables near the quantum critical point. The mean excitation density and the energy excess, after the crossing of the critical point, follow an algebraic law as a function of the sweeping rate with an exponent that depends on the space-time properties of the potential. After that, we have studied the behavior of ultra-cold bosons in a tilted optical lattice. Starting with the Bose-Hubbard Hamiltonian, in the limit of Hard-Core bosons, we have developed a hydrodynamic theory that exactly reproduces the temporal evolution of some of the observables of the system. In particular, it was observed that part of the boson density remains trapped, and oscillates with a frequency that depends on the slope of the potential, whereas the remaining packet part is expelled out of the ramp. We have also analyzed the dynamics of the Bose-Hubbard model using the tDMRG algorithm and the Lanczos algorithm. In this way we have highlighted the role of the non-integrability of the model on its dynamical behavior. Finally, we have addressed the issue of thermalization in an extended quantum system. Starting from quite general considerations, we have introduced the notion of out-of-equilibrium temperature profile in a chain of Hard-Core bosons. We have analyzed the dynamics of the temperature profile and especially its scaling properties
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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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Rahimpour, Soleimani Hamid. "Spin relaxation in bulk CuCl and CdTe quantum wells". Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2005. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2005/RAHIMPOUR_SOLEIMANI_Hamid_2005.pdf.
Abstract (sommario):
Nous avons étudié la dynamique de relaxation de spin par des expériences pompe-sonde non-dégénérées. Ceci est possible si les transitions des états dégénérés vers d'autres états sont mutuellement permises ou interdites pour les différentes polarisations de la lumière excitatrice. Nous avons appliqué cette technique à deux types de semi-conducteurs : du CuCl massif et des puits quantiques de CdTe. Dans CuCl, la courbe de dispersion des polaritons est étudié dans une expérience pompe-sonde en regardant différentes longueurs d'onde d'excitation et de détection. Nous avons évalué comment les propriétés optiques près de la résonance excitonique se comportent temporellement depuis l'absorption induite au gain, selon la longueur d'onde et l'intensité de l'excitation. Nous avons montré que le temps de retournement de spin et la dynamique de relaxation des excitons polaritons peuvent être déterminés dans la régions spectrale dite " région de retournement du spin " située juste en-dessous de la région bottleneck où les polaritons sont assez lents et se propagent presque librement. Grâce à cette technique, nous présentons les premières mesures du temps de relaxation de spin dans CuCl. En-dessous de cette région de retournement du spin, la mémoire de spin des polaritons est rapidement détruite à cause des effets de surface. A l’intérieur de la région du « bottleneck », le temps de renversement du spin est réduit de manière significative par des processus de collision exciton-exciton qui deviennent importants à cause de la grande densité d’états et du caractère excitonique du polariton. De plus, nous avons proposé une interprétation théorique du temps de relaxation de spin excitonique dans CuCl. Nous avons considéré deux possibilités pour la relaxation du spin de l’exciton dans CuCl : la première est la relaxation liée aux processus de diffusion, dans lesquels la direction du vecteur Q est modifiée et la deuxième est la relaxation due à l'interaction d'échange entre les électrons et les trous en conjonction avec le mouvement du centre de masse des excitons. Dans les puits quantique CdTe/CdMnTe, le principe de l'expérience se fonde sur deux transitions optiques qui partagent un niveau d’énergie commun. Nous démontrons expérimentalement que dans les puits quantiques piézoélectrique non dopé, les trous lourds relaxent leur pseudo-spin (h =40 ps) plus lentement que les électrons (e=8ps). Nous avons expliqué nos résultats en termes de remplissage de l'espace des phases des bandes d'électron et de trou dont les excitons se composentWe have studied the spin relaxation dynamics using nondegenerate pomp-probe measurements. This is possible if transitions from degenerate states to other states are mutually allowed and forbidden for circularly polarized light with different helicities. We have applied this technique to two types of semiconductors: bulk CuCl and CdTe/CdMnTe quantum wells. In CuCl, the polariton dispersion curve is scanned by looking at different excitation and detection wavelengths. We have performed these studies at low temperatures on monocrystalline samples on a subpicosecond time scale. We have evaluated how the optical properties close to the exciton resonance develop in time from induced absorption to gain, depending on the wavelength and the intensity of excitation. We have shown that the spin-flip time and the relaxation dynamics of exciton polaritons can be determined in the “spin-flip region” situated just below the polariton bottleneck where the studied polaritons are quite slowly propagating. Using this technique, we present the first measurements of spin relaxation times in CuCl. Below the spin-flip region, however, the spin memory of the polaritons is rapidly destroyed due to surface effects. Within the bottleneck region, the spin-flip time shortens significantly through exciton-exciton scattering processes which become important because of the high density of states and the exciton like character of the polaritons. In additions, we have presented a theoretical interpretation of spin relaxation in CuCl based on the invariant expansion method of an effective Hamiltonian. We consider two possibilities for exciton-spin relaxation: first due to scattering processes, in which the direction of Q is changed and second due to the exchange interaction between electrons and holes in conjunction with the center-of-mass motion of the excitons. In CdTe/CdMnTe quantum wells, the principle of the experiment relies on two optical transitions that share a common energy level. We demonstrate experimentally that in our undoped piezoelectric quantum well, the heavy-holes relax their spin (h =40 ps) more slowly than the electrons (e =8ps). We have explained our results in terms of phase space filling of the electron and hole bands, from which the excitons are made up
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Bahr, Stefan. "Dynamique Quantique des Nanoaimants Moléculaires". Phd thesis, Grenoble 1, 2008. http://www.theses.fr/2008GRE10144.
Abstract (sommario):
Ce travail porte sur la dynamique quantique des aimants moléculaires Fe8 et Mn6. Dans nos expériences nous utilisons des micro-sondes à effet Hall pour la mesure de la dynamique de l'aimantation. Ces sondes ont un domaine de fonctionnement très large en température et en champ magnétique et elles permettent d'avoir une résolution temporelle de la dynamique de l'aimantation bien inférieure à la microseconde. La première partie présente des mesures d'aimantation résolues en temps de l'aimant moléculaire Fe8. Nous présentons plusieurs expériences indépendantes, qui mettent en évidence les différents couplages entre les spins et qui permettent d'observer la dynamique quantique des spins moléculaires. Les études de la dynamique de l'aimantation nous donne un accès direct au processus de relaxation de spin, en particulier ces études nous permettent d'étudier l'interaction entre spins et phonons. Dans ce contexte nous avons développé une technique « pompe-sonde » avec deux impulsions de micro-ondes décalées en temps pour étudier la dynamique très rapide des spins. La deuxième partie concerne les mesures d'aimantation de l'aimant moléculaire Mn6 par magnétométrie Hall. De nombreuses mesures dans différents régimes en température et en champ magnétique nous permettent de caractériser les propriétés magnétiques de la molécule. Finalement, des simulations numériques qui s'appuient sur un modèle dimérique de la molécule (en présence des termes d'interaction par échange symétriques et antisymétriques) nous permettent d'expliquer théoriquement les transitions par effet tunnelThe thesis deals with the quantum dynamics of the molecular magnets Fe8 and Mn6. In our experiments we use micro Hall sensors to study the spin dynamics via magnetization measurements. These sensors can operate in large area in temperature and magnetic field and they permit time resolved magnetization measurements with a temporal resolution better than a microsecond. The first part presents time resolved magnetization measurements on the single molecule magnet Fe8. We show several independent experiments which evidence different couplings of the spins and which allow to observe the quantum dynamics of the molecular spins. The study of the magnetization dynamics gives us a direct access to spin relaxation processes, in particular these experiments allow us to explore the interaction between spins and phonons. In this context we developed a « pump-probe » technique that uses two microwave pulses that are shifted in time to study the very fast spin dynamics. The second part concerns magnetization measurements on the single molecule magnet Mn6 using Hall magnetometry. A multitude of measurements with different temperatures and magnetic fields allow us to characterize the magnetic properties of the molecule. Finally, we present some numerical simulations, based on a dimeric model of the molecule (in the presence of symmetric and antisymmetric exchange interactions), that allow us to explain theoretically the observed tunnel transitions
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Bahr, Stefan. "Dynamique Quantique des Nanoaimants Moléculaires". Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00338458.
Abstract (sommario):
Ce travail porte sur la dynamique quantique des aimants moléculaires Fe8 et Mn6. Dans nos expériences nous utilisons des micro-sondes à effet Hall pour la mesure de la dynamique de l'aimantation. Ces sondes ont un domaine de fonctionnement très large en température et en champ magnétique et elles permettent d'avoir une résolution temporelle de la dynamique de l'aimantation bien inférieure à la microseconde.La première partie présente des mesures d'aimantation résolues en temps de l'aimant moléculaire Fe8. Nous présentons plusieurs expériences indépendantes, qui mettent en évidence les différents couplages entre les spins et qui permettent d'observer la dynamique quantique des spins moléculaires. Les études de la dynamique de l'aimantation nous donne un accès direct au processus de relaxation de spin, en particulier ces études nous permettent d'étudier l'interaction entre spins et phonons. Dans ce contexte nous avons développé une technique « pompe-sonde » avec deux impulsions de micro-ondes décalées en temps pour étudier la dynamique très rapide des spins.
La deuxième partie concerne les mesures d'aimantation de l'aimant moléculaire Mn6 par magnétométrie Hall. De nombreuses mesures dans différents régimes en température et en champ magnétique nous permettent de caractériser les propriétés magnétiques de la molécule. Finalement, des simulations numériques qui s'appuient sur un modèle dimérique de la molécule (en présence des termes d'interaction par échange symétriques et antisymétriques) nous permettent d'expliquer théoriquement les transitions par effet tunnel.
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Asghari, Zahra Sadat. "Highf requency optoelectronic devices in the mid infrared wavelength region". Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2019. http://www.theses.fr/2019USPCC111.
Abstract (sommario):
La région moyen-infrarouge se situe entre les domaines de l’optique et du THz du spectre électromagnétique. Cette région a un intérêt particulier dans les applications spectroscopiques et la communication dans l’espace libre.Grâce à des avancées technologiques sur la fabrication de dispositifs unipolaires basés sur des transitions inter-sous-bandes, la région du moyen-infrarouge est devenue accessible par une nouvelle famille de lasers et détecteurs à base de semi-conducteurs. Ces dispositifs optoélectroniques sont basés sur des transitions optiques entre les états électroniques de la bande de conduction d’une structure composée d’une succession de puits quantiques. Leur temps de vie caractéristique est de l’ordre du picosecondes et ainsi, les dispositifs inter-sous-bandes disposent de propriétés de dynamique ultra rapides intéressantes dans le développement des applications à hautes fréquences.L’objectif de cette thèse est le dessin d’un système prêt à l’emploi pour la communication dans l’espace libre à fort taux de transfert de bit dans le moyen-infrarouge, avec tous les composants qui fonctionnent à température ambiante. Dans ce but, nous avons étudié les performances hautes fréquences d’un système composé de détecteurs et de lasers à cascade quantiques.Dans un premier temps, nous avons caractérisé les propriétés électriques et optiques d’un détecteur à cascade quantique à 4.9 μm à température ambiante. La structure de bande ainsi que la distribution des charges a été étudié en détails dans différentes conditions de température et de tensions appliquées aux bornes du détecteur. Nous avons montré une température limite de détection de 135 K avec une detectivité à cette température de 2 × 1011 Jones, nous situant dans l’état de l’art. Par la suite, nous nous sommes concentrés sur la réponse en modulation à haute fréquence du détecteur à cascade quantique. Nous avons, en premier lieu, optimisé le système électronique afin qu’il soit compatible avec des mesures hautes fréquences. Avec ce système, nous avons mesuré une détection optique jusqu’à 5.4GHz en utilisant un détecteur à cascade quantique de taille 50 × 50 (μm)2 avec son pont suspendu en or adapté en impédance avec tout le reste du montage expérimental. Grâce à des mesures de rectification, nous avons montré que la fréquence de coupure est limitée par la structure de bande du détecteur en soit. Nous avons ensuite développé un système prêt à l’emploi pour les modulations hautes fréquences du laser à cascade quantique, ce dernier étant optimisé grâce une étude sur son contact d’injection. Nous montrons ainsi une fréquence de coupure optique de 10 GHz, limitée par le photo-détecteur. Enfin, comme preuve de concept, nous avons réalisé une communication dans l’espace libre de 4 Gb/s à l’échelle du laboratoire en utilisant un laser à cascade quantique et un photo-détecteur infrarouge à puits quantiques. Pour cela, nous avons utilisé une modulation par changement de phase binaire et nous avons obtenu un taux d’erreur de 10(−5)Mid infrared (MIR) covers the region of the electromagnetic spectrum between optics and THz ranges. This frequency range is of great interest for applications in spectroscopy and free space optical communications. The progress on unipolar devices based on intersubband transitions, has introduced in the MIR a new family of semiconductor lasers and detectors. These optoelectronic devices are indeed based on optical transitions between electronic states in the conduction band of a complex sequence of quantum wells. Their characteristic lifetime is of the order of picoseconds and therefore intersubband devices have a great potential for wideband ultrafast applications.The aim of this work is the design of a system for high data bit rate free space optical communication in the mid infrared spectral region, with all the components operating at room temperature. To this end, we investigate the high frequency performances of quantum cascade detectors (QCD) and lasers (QCL).Firstly, we carefully explore the electrical and optical characteristics of QCD at 4.9 μm operating at room temperature. A detailed study of the band structure and charge distribution at different operating temperature and under different applied bias is reported. We demonstrate a background limited infrared photodetector (BLIP) temperature of 135 K and a detectivity at this temperature of 2 × 1011 Jones, which is at the state of the art. We then focus on QCD response to high frequency modulation. We engineered and realized an electronic system compatible with high frequency operation. We report an optical response up to 5.4 GHz with a 50 × 50 (μm)2 square mesa using a gold air-bridge technology. Thanks to rectification measurements, we show that the band-pass is limited by the specific detector bandstructure. For the high frequency modulation of QCLs, we develop a plug and play system with an optimization on the injection contact that allows the demonstration of a cut off frequency of 10 GHz, limited by the photodetector. Finally, we present a proof of principle demonstration of a free space optical communication experiment using a QCL and a quantum well infrared photodetector (QWIP) at 4 Gb/s. We use a Binary Phase-Shift Keying (BPSK) modulation technique and we obtain a bit error rate of 10(−5)
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Vermeulen, Pierre. "Microscopie à illumination structurée et optique adaptative pour l'imagerie de fluorescence 3D dynamique". Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00777094.
Abstract (sommario):
Les récentes avancées en microscopie de fluorescence (augmentation de résolution spatiale, correction des aberrations induites par l'échantillon...) ouvrent de nombreuses perspectives en imagerie biologique. Mais pour que ces techniques se répandent, il est nécessaire de réduire les contraintes qu'elles imposent sur la préparation des échantillons, sur les sondes fluorescentes, sur la complexité de mise en oeuvre ou la cadence d'acquisition. Pendant ma thèse, j'ai travaillé sur le développement et l'amélioration de quelques-unes de ces techniques. Dans un premier temps, deux systèmes d'illumination structurée ont été réalisés dans le but d'accélérer la cadence de réalisation de coupes optiques pour l'observation d'échantillons épais vivants. Une deuxième partie de mon travail a concerné la mise en place d'une nouvelle approche de reconstruction en illumination structurée afin de dépasser la limite de résolution imposée par le microscope. Cet outil permet de réduire le nombre d'images requises pour la reconstruction d'une image super-résolue, ce qui ouvre la voie à une augmentation de la cadence de réalisation de ces images. Un montage d'optique adaptative a également été développé afin de corriger les aberrations introduites par les échantillons épais, permettant une amélioration des capacités d'imagerie en profondeur. L'accent a été mis sur la protection de l'échantillon, grâce à l'utilisation de billes fluorescentes pour déterminer la correction à appliquer sans illuminer l'échantillon. Enfin, un instrument de mesure du rendement quantique de fluorescence dédié à la caractérisation de fluorophores infrarouges a été mis en oeuvre afin de pallier les limitations des méthodes de mesure classiques dans le proche infrarouge.
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Ferrini, Giulia. "Phénomènes de cohérence quantique macroscopique dans les jonctions Josephson bosoniques". Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00680099.
Abstract (sommario):
Dans les année récentes, les systèmes d'atomes froids ont été reconnus comme des outils prometteurs pour réaliser des simulateurs quantiques, ainsi que pour différentes applications en information quantique. Parmi eux notamment la jonction Josephson bosonique, un système de bosons ultrafroids dilués pouvant occuper deux modes, a été employée pour réaliser un interféromètre atomique, qui a permi d'estimer un déphasage avec une précision dépassant la limite classique. Dans cette thèse, nous étudions d'un point de vue théorique la production, la détection et la décohérence d'états intriqués qui peuvent être utilisés pour l'interférométrie de haute précision dans une jonction Josephson bosonique. Parmi ces états quantiques utiles se trouvent les états comprimés et les superpositions macroscopiques d'états cohérents. Dans la première du manuscrit, nous démontrons que les superpositions macroscopiques d'états cohérents peuvent être créées pendant la dynamique qui suit un arrêt soudain du couplage entre les deux modes de la jonction, puis nous étudions des protocoles de détection expérimentale. Il existe inévitablement dans chaque expérience des sources de bruit, les principaux étant le bruit de phase, induit par des fluctuations des énergies des deux modes, et la perte d'atomes. La présence de bruit induit de la décohérence et dégrade les corrélations quantiques des états manipulés. Dans la deuxième partie du manuscrit nous analysons en détail la façon dont les corrélations quantiques utiles des états comprimés et des superpositions macroscopiques sont dégradées par le bruit de phase. Nous montrons que, pour des intensités de bruit modérées, les superpositions d'états cohérents à plusieurs composantes sont des candidats intéressantes pour l'interférométrie de précision. Enfin, nous étudions l'effet de la perte d'atomes sur la formation des superpositions macroscopiques, en montrant comment la décohérence agit sur la matrice densité du système
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Giraud, Alexandre. "Phénomènes hors équilibres de l'Univers inflationnaire en théorie quantique des champs". Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00640210.
Abstract (sommario):
Dans cette thèse j'étudie le reheating de l'Univers inflationnaire. Cette ère fait le lien entre l'inflation de l'Univers et le modèle du Big- Bang chaud. Pendant celle-ci, l'Inflaton se désintègre en matière qui, via ses propres intéractions, thermalise et donne une description statistique au contenu de l'Univers. Ce travail est réalisé dans le cadre d'une théorie quantique des champs utilisant des méthodes hors équilibre telle que l'action effective 2-Particule-Irreductible permettant de faire face aux difficultés de la théorie quantique des champs hors équilibre traditionelle. J'étudie premièrement le cas où la matière produite peut être décrite par des champs scalaires puis par des degrés de liberté fermioniques, où l'approximation classique n'existe pas. Je développe l'action effective à l'ordre sous dominant d'un développement non perturbatif en inverse du nombre de champs de matière ce qui permet d'explorer des théories où la matière est fortement couplée à elle-même. Dans une deuxième partie j'étudie la décohérencedes fluctuations primordiales de densité. L'inflaton peut être vu comme un condensat quantiquement cohérent et sa désintégration comme une décohérence de celui-ci. Cette décohérence et perte de pureté est fortement liée à la perte d'information qu'un observateur a sur le système si il se restreint au sousespace Gaussien des fonctions de corrélations. Cette étude montre que, même dans le cadre peu habituel où le système n'est pas en intéraction avec un environnement extérieur incohérent et/ou thermique, celui-ci perd sa pureté et sa cohérence initiale au profit d'une production du nombre de degré de liberté ou d'entropie.
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Giraud, Alexandre. "Phénomènes hors équilibre dans l'univers inflationnaire en théorie quantique des champs". Paris 7, 2010. http://www.theses.fr/2010PA077031.
Abstract (sommario):
Dans cette thèse j'étudie le reheating de l'Univers inflationnaire. Cette ère fait le lien entre l'inflation de l'Univers et le modèle du Big-Bang chaud. Pendant celle-ci, l'Inflaton se désintègre en matière qui, via ses propres interactions, thermalise et donne une description statistique au contenu de l'Univers. Ce travail est réalisé dans le cadre d'une théorie quantique des champs utilisant des méthodes hors équilibre telle que l'action effective 2-Particule-lrreductible permettant de faire face aux difficultés de la théorie quantique des champs hors équilibre traditionelle. J'étudie premièrement le cas où la matière produite peut être décrite par des champs scalaires puis par des degrés de liberté fermioniques, où l'approximation classique n'existe pas. Je développe l'action effective à l'ordre sous dominant d'un développement non perturbatif en inverse du nombre de champs de matière ce qui permet d'explorer des théories où la matière est fortement couplée à elle-même. Dans une deuxième partie j'étudie la décohérence des fluctuations primordiales de densité. L'inflaton peut être vu comme un condensât quantiquement cohérent et sa désintégration comme une décohérence de celui-ci. Cette décohérence et perte de pureté est fortement liée à la perte d'information qu'un observateur a sur le système si il se restreint au sous-espace Gaussien des fonctions de corrélations. Cette étude montre que, même dans le cadre peu habituel où le système n'est pas en interaction avec un environnement extérieur incohérent et/ou thermique, celui-ci perd sa pureté et sa cohérence initiale au profit d'une production du nombre de degré de liberté ou d'entropieIn this thesis I study the reheating era of the inflationarry Universe. This makes the link between the inflation of the Universe and the hot Big-Bang model. During it, the inflaton decays into matter which thermalises by its self interaction giving a statistical description to the Universe content. This work is realised in the quantum filed theory setup using out-of-equilibrium methods such as the 2-Particle-Irreducible effective action which allows to deal with the usual difficulties of out-of-equilibrium quantum field theory. First I study the case where matter is represented by scalar fields then by fermionic degrees of freedom, where classical approximation does not exist. I expand the effective action to the Next-to-Leading Order in an inverse number of matter fields expansion which allows to explore theories where the matter is strongly coupled to itself. In a second part I study the decoherence of primordial density fluctuations. The Inflaton can be seen as a quantum coherent condensate and its decay as a decoherence. This decoherence and this loss of purity is strongly related to the loss of information an observer has on the System if he's retrained to the Gaussian correlation functions subspace. This work shows that, even in the unusual case where the System is not coupled to an external thermal and/or incoherent environment, this one loose its initial coherence and purity to product degrees of freedom or entropy
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Galli, Carminati Giuliana. "Etude des phénomènes groupaux en tant qu’amplification de l’inconscient selon un modèle quantique". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAS034/document.
Abstract (sommario):
Les phénomènes de groupe ont été utilisés depuis l'antiquité dans différents domaines comme la thérapie, le social, l'économie et la politique. Selon Bion, les interactions entre les membres d'un groupe génèrent un « inconscient groupal » et son comportement est gouverné et orienté pas les « Hypothèse de base » de Bion. Ce travail a été mené pendant une formation d'analyse de groupe à la Fondation Basque pour les Investigations en Santé Mentale (OMIE) à Bilbao, sur onze sessions. Les participants ont rempli un « questionnaire absurde » avec 50 paires d'images, dont il fallait en choisir une de chaque paire. Les résultats ont été élaborés dans le but de chercher, à travers l'amplification de l'inconscient, une possible influence de la dynamique groupale sur les choix des images des questionnaires. Nos analyses ont trouvé une évidence significative en faveur d'un effet de la dynamique groupale sur les choix initiaux des images, mais aussi sur l'évolution du nombre des changements (swaps) des images choisies au long des onze sessions. Nous avons aussi trouvé des relations entre les orientations des réponses dans les différents groupes, en tant que résultats d'Analyse en Composantes Multiples et du calcul de l'Entropie de la distribution de Bernoulli. Nous interprétons ces corrélations comme des effets groupaux à la lumière de la théorie groupale de Bion, qui postule une orientation inconsciente immédiate du groupe et son évolution successive tout au long des activités groupales.Mots clés : Dynamique de Groupe, Amplification de l'Inconscient, Model Quantique, EntropieGroup phenomena have been used since antiquity in therapeutic, social, economic and political domains. According to Bion, the interactions between group members generate a “group unconscious” and its behaviour is governed and oriented by Bion's “basic assumptions.” The present work has been conducted during group analysis training at the Basque Foundation for the Investigation of Mental Health (OMIE) at Bilbao, consisting of eleven sessions. The participants are presented with an “absurd questionnaire” proposing 50 pairs of images, in each of which one image has to be chosen. The results are used to search through an unconscious amplification for evidence in favour of the influence of group dynamics on individual choices of the images proposed in the questionnaire. Our analysis finds some significant evidence for an effect of group dynamics both on the initial choice of the pictures and on the evolution of the number of changes (swaps) of picture choices across the eleven sessions. We find also some relations between the orientation of the answers in the groups as results of Multiple Variable Analysis and calculation of the distribution of Bernoulli's Entropy. We interpret these correlations as group effects in the light of Bion's view of group dynamics, which postulates an immediate onset of a group unconscious and its evolution during the group activity.Keywords: Group Dynamics, Unconscious Amplification, Quantic Model, Entropy
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Delga, Alexandre. "Du phénomène quantique au dispositif macroscopique, transport électronique dans les détecteurs inter-sousbandes". Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00769454.
Abstract (sommario):
Les détecteurs à cascade quantique (QCD) sont des composants semi-conducteurs, dans lesquels l'absorption de la lumière dans des puits quantiques de quelques nanomètres de large, à des temps caractéristiques de la picoseconde, permet de réaliser des caméras infrarouges de haute performance. L'enjeu de l'étude du transport électronique dans ces structures consiste à organiser le continuum d'échelles spatiales et temporelles qui relient le phénomène microscopique au dispositif macroscopique. Dans ces travaux de thèse, nous avons montré en particulier que pour modéliser le signal (courant et réponse) dans ces détecteurs, il est nécessaire d'articuler correctement les temps de cohérence quantique et les temps de diffusion semi-classique. Pour comprendre l'origine du bruit, il s'agit de voir que les contributions thermique et de grenaille, usuellement considérées comme indépendantes, ne sont que les deux limites aux temps courts et aux temps longs de la diffusion aléatoire de charges quantifiées. Cette description complète de la physique de ces détecteurs a permis dans un dernier temps de dégager les potentialités principales de cette filière technologique.
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Delga, Alexandre. "Du phénomène quantique au dispositif macroscopique : transport electronique dans les détecteurs inter-sousbandes". Paris 7, 2012. http://www.theses.fr/2012PA077220.
Abstract (sommario):
Les applications de thermographie et de spectroscopie pour la détection de gaz motivent la conception de détecteurs infrarouges (3-20μm) hautes performances. Parmi eux, les détecteurs à cascades quantiques (QCD) sont des composants unipolaires photovoltaïques, dans lesquels la transduction s'effectue au sein de puits quantiques nanométriques sur des temps caractéristiques de l'ordre de la picoseconde. Ces travaux de thèse ont porté sur la compréhension du transport électronique dans ces structures. Ils consistent à organiser le continuum d'échelles spatiales et temporelles qui relient le phénomène quantique microscopique au dispositif macroscopique. Dans un premier temps, nous avons mis en évidence les limitations des modèles semi-classiques pour comprendre les grandeurs liées au signal (courant, réponse) : ils négligent les temps caractéristiques liés aux phénomènes de cohérence. Une hybridation de ces modèles avec un formalisme de matrice densité sera proposée et discutée. Dans un second temps, nous avons montré que le bruit peut et doit être compris à la même échelle de temps caractéristique que le courant. Un traitement rigoureux du passage micro-macro permet de montrer que les bruits thermique et de grenaille, loin d'être les sources indépendantes que l'on suppose usuellement, sont en fait les visions aux temps courts et aux temps longs de la diffusion de charges quantifiées. Une réflexion sur les potentialités principales de la filière QCD est menée dans un dernier tempsThe development of high performance infrared (3-20μm) detectors is driven by technological applications such as thermography and spectroscopy for gas sensing. Among them, Quantum Cascade Detectors are photovoltaic unipolar devices where the transduction happens in nanometric quantum wells and on picosecond timescales. This Phd thesis deals with the modelling of electronic transport in these structures. The aim is to organize the continuum of time and length scales that span from the quantum phenomenon to the macroscopic de vice. In a first part, we underline the main limitations of semi-classical models to understand the quantity related to the signal (current, responsivity): they neglect the characteristic time of coherent phenomena. A hybridization of these models with a density matrix formalism is proposed and discussed. In a second part, we showed that noise can and must be understood on the same timescale as the current. A rigorous treatment of micro-macro articulation reveals that shot and Johnson noises, far from being independent as usually considered, are indeed the short time and long time limit visions of thé scattering of quantized charges. At last, the main potentialities of the QCD are discussed
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Dupic, Thomas. "Application des théories conformes étendues à des problèmes de physique statistique". Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS260.
Abstract (sommario):
L'étude des phénomènes critiques en physique statistique bidimensionnelle a pour outils privilégiés la théorie conforme et les modèles intégrables. La relation entre ces deux formalismes est un domaine de recherche actif, notamment dans le cadre des théories dites non-rationnelles. Cette thèse s'intéresse à certains systèmes critiques décrits par une théorie conforme étendue, c'est-à-dire présentant des symétries supplémentaires. Le premier problème étudié est le modèle de boucles entièrement compactes (fully packed loop model, FPL). Les modèles de boucles sont des modèles de physique statistique non locaux, s'inspirant de la description des polymères. Leur limite continue est une théorie conformes non-rationnelle. Le lien entre le modèle FPL et la symétrie W3, une symétrie conforme étendue par un champ de dimension trois, est étudié en détail. La relation avec les modèles de boucles mène naturellement à l'étude du contenu non-scalaire de la théorie W3. Le second problème concerne le calcul de l'intrication dans des systèmes quantiques unidimensionnels. Dans ce cadre, l'objet d'étude privilégié est l'entropie d'intrication entre un sous-système et son complément. Pour l'état fondamental d'une chaîne de spin, le comportement de cette entropie en fonction de la taille du sous-système est un marqueur clair de la criticalité de la chaîne. Dans ce manuscrit, une nouvelle manière de calculer ces entropies dans le cadre des modèles critiques est présentée. Elle s'appuie sur des théories conformes étendues par une symétrie dite d'orbifold. Cette méthode est particulièrement applicable aux entropies d'états excités ou de sous-systèmes disjointsThe study of critical phenomena in two-dimensional statistical physics is mainly performed with the help of conformal field theory and integrable models. The relationship between these two formalisms is an active field of research, particularly in the framework of the so-called non-rational theories. This thesis is focused on certain critical systems described by an extended conformal theory : a theory that presents additional symmetries. The first problem studied is the fully packed loop model (FPL). Loop models are non-local statistical models based on the description of assembly of polymers. In particular, they represent the interfaces formed by spin models. The FPL model is integrable and its spectrum reflects an underlying symmetry Uq(sl(3)). The link between this model and the W3 symmetry, a conformal symmetry extended by a three-dimensional field, is studied in detail, numerically (by exact diagonalization) and analytically. The relationship with loop models leads to the study of the non-scalar operator content of the W3 theory. The second problem concerns the calculation of entanglement in unidimensional quantum systems. In this context, the preferred object of study is the entropy of entanglement between a subsystem and its complement. For the fundamental state of a spin chain, the behaviour of this entropy as a function of the size of the subsystem is a clear marker of the criticality of the chain. In this manuscript, a new way of calculating these entropies in critical models is presented. It is based on conformal theories extended by a symmetry called orbifold. This method is particularly applicable to entropies of excited states or disjointed subsystems
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Shevtsov, Oleksii. "Contribution à la théorie du transport quantique : isolants topologiques à base de graphène et phénomènes à fréquence finie". Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00770160.
Abstract (sommario):
Les évolutions rapides du marché des composants électroniques font apparaître de nombreux challenges pour la conception et la fabrication de ces derniers. Lorsque ces éléments deviennent plus petits, leur comportement se complexifie à mesure que de nouveaux phénomènes, liés aux effets d'interférence, entrent en jeu. Comprendre ces derniers nécessite le développement d'outils théoriques avancés. Dans ce contexte cette thèse est consacrée au transport électronique quantique dans des systèmes multi-terminaux. Dans la première partie on développe un formalisme général, utilisant les fonctions de Green de Keldysh, pour le transport électronique quantique dans des systèmes multi-terminaux en présence de perturbations oscillantes. Nous sommes capable d'exprimer toute obervable AC en termes de fonctions de Green à l'équilibre et des self-énergies des contacts. Ceci fait de notre formalisme un outil pratique pour toute une variété de perturbations à fréquence finie. Dans la seconde partie on présente l'idée d'induction d'un fort couplage spin-orbite dans le graphène en déposant à sa surface un certain type d'atomes lourds. Le graphène devient alors un isolant topologique. Nous avons ensuite étudié l'évolution de la phase topologique avec un champ magnétique externe. Une transition entre la phase de Hall quantique et la phase de Hall quantique de spin a été identifiée dans le même système en variant seulement la position du niveau de Fermi. Nous avons montré qu'une hétérojonction entre ces deux phases donnait lieu à un nouveau type d'état chiral à l'interface.
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Aubrun, Guillaume. "Convexité en grande dimension, matrices aléatoires et théorie quantique de l' information". Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066374.
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Teran, Garcinuno Francisco José. "Phénomènes dépendants du spin dans des structures à un puits quantique CdMnTe à modulation de dopage de type-n". Université Joseph Fourier (Grenoble), 2001. http://www.theses.fr/2001GRE10210.
Abstract (sommario):
L'étude des propriétés électroniques et magnétiques des structures à un puits quantique CdMnTe à modulation de dopage de type-n nous a permis d'explorer l'interaction d'échange sp-d entre les électrons 2D délocalisés et les moments magnétiques localisés des ions Mn2+. Cette interaction d'échange sépare les états de spin éléctronique induisant un splitting Zeeman géant lequel modifie profondément les propriétés électroniques et optiques du semi-conducteur. A faible champ magnétique, l'interaction sp-d peut être décrite par une approximation de champ moyen. Néanmoins, à fort champ magnétique nous observons qu'une énergie effective Zeeman nulle n'entraîne pas la disparition complète du gap de spin. En effet, des expériences de transport et de spectroscopie Raman montrent une répulsion entre les niveaux se spin up et down. Nos résultats peuvent être expliqués dans le cadre d'un modèle basé sur l'anti-croisement des niveaux de Landau résolus en spin. Les propriétés magnétiques du sous-système d'ions Mn2+ snt fortement influencées par la présence des porteurs. Le 'knight shift' observé pour la position du spectre RPE peut être décrit par l'approximation de champ moyen pour de faibles champs. Cependant, cette approximation ne permet pas de décrire la valeur importante du 'knight shift' à fort champ au voisinage de EMnz=Eez. Pour interpréter nos résultats expérimentaux de spectroscopie Raman et de Rpe nous proposons un modèle basé sur l'interaction résonante entre les excitations de spin pour les électrons et pour les ions Mn2+. Finalement, une étude de l'évolution de la réponse optique des puits quantiques CdMnTe en fonction de la concentration d'électrons montre une persistance des effets excitoniques lorsque l'énergie de Fermi est comparable à l'énergie de liaison excitonique. Suite à nos recherches, l'homogénéité de nos systèmes est remise en cause.
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Oullemine, Saïd. "Phénomènes d'interférences inter et intramoléculaires dans 130Te2 : application de la superfluorescence à la spectroscopie moléculaire". Lyon 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LYO10202.
Abstract (sommario):
La superfluorescence est l'un des mecanismes collectifs de l'interaction rayonnement-matiere. Elle designe l'emission spontanee d'une assemblee de molecules ou d'atomes preparee initialement en etat d'inversion. L'emission est proportionnelle a n#2 et a lieu apres un temps de retard qui traduit la mise en phase de tous les moments dipolaires moleculaires ou atomiques. Mon travail s'inscrit dans le cadre de l'etude de la superfluorescence dans la molecule #1#3#0te#2 et de son application a la spectroscopie moleculaire. Il a consiste a modeliser nos resultats experimentaux pour mettre en evidence les divers phenomenes qui interviennent dans ce processus d'emission spontanee coherente : - processus de relaxation transverse et effet doppler. - processus de propagation et reexcitation. - processus de bouclage par retroaction avec une cavite resonante. Nous avons ainsi mis en evidence un nouveau modele qui nous a permis de montrer que les phenomenes d'oscillations coherentes pouvaient etre analysees en tenant compte des phenomenes de reexcitation et stimulation. Par ailleurs nous avons montre que les correlations intermoleculaires n'affectaient pas les perturbations homogenes et heterogenes intramoleculaires. L'analyse des effets spectraux et temporels nous a permis d'acceder a la mesure experimentale des coefficients de melange entre etats en interaction.
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Javaux, Clémentine. "Etude de la réduction du phénomène de clignotement dans les nanocristaux semi-conducteurs de CdSe/CdS à coque épaisse". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00799228.
Abstract (sommario):
Les nanocristaux semi-conducteurs colloïdaux présentent un phénomène de clignotement qui s'avère être un obstacle pour de nombreuses applications. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la suppression du phénomène de clignotement dans les nanocristaux constitués d'un coeur de CdSe et d'une coque épaisse de CdS. Nous avons mis au point un protocole facile à mettre en oeuvre, rapide et robuste, permettant de synthétiser des nanocristaux semi-conducteurs de CdSe/CdS à coque épaisse non-clignotants. L'étude de la dépendance en température des propriétés optiques de ces nanocristaux mesurés à l'échelle individuelle nous a permis de déterminer l'origine de la réduction du clignotement. Nous avons mis en évidence l'activation thermique de la recombinaison Auger non-radiative, cette dernière étant responsable du clignotement dans ces nanocristaux. Cette activation thermique est liée à la dépendence en température de la localisation de l'électron. A basse température, les nanocristaux sont chargés négativement et présentent d'excellentes propriétés optiques : un temps de vie radiatif inférieur à 10 ns et un rendement quantique de 100 %. Ces caractéristiques remarquables ont permis l'étude directe des propriétés magnéto-optiques des nanocristaux. Ces résultats ouvrent la voie à la conception de nanocristaux ayant un rendement quantique de 100 % à température ambiante.
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Vaneph, Cyril. "Observation du phénomène de blocage anormal de photon dans le domaine micro-onde". Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066509/document.
Abstract (sommario):
Le phénomène de blocage de photon est observé lorsqu'un système à deux niveaux est fortement couplé à une cavité, limitant ainsi le nombre d'occupation des photons dans le mode de la cavité à zéro ou un. Ce phénomène est analogue au blocage de Coulomb en physique mésoscopique et a été observé en optique en couplant un atome unique ou une boîte quantique à une cavité. L'efficacité du blocage, mesurée par la fonction d'autocorrélation du deuxième ordre g2(0) augmente d'autant plus que la non-linéarité du système est grande devant la largeur de la cavité. Ce travail de thèse présente l'étude théorique et expérimentale d'un nouveau phénomène de blocage appelé "phénomène de blocage anormal de photon", dans le régime micro-onde. Ce phénomène apparaît dans un système photonique comprenant deux modes couplés, où au moins un des modes est non-linéaire. Par contraste avec le blocage de photon standard, le blocage anormal permet d'obtenir un blocage parfait (g2(0)=0) pour une non-linéarité arbitrairement faible. Nous présentons les propriétés théoriques du blocage anormal, et notamment sa formulation en termes d'états gaussiens. Afin de mettre en évidence ce phénomène, nous avons réalisé deux résonateurs supraconducteurs couplés, dont l'un est rendu non-linéaire et ajustable en fréquence par l'ajout d'un SQUID. Nous montrons les techniques de fabrication employées et la caractérisation des paramètres de notre échantillon. Enfin, nous présentons les techniques mises en œuvre pour mesurer g2(t). Cette mesure nous a permis de mettre en évidence le phénomène de blocage anormal et d'en étudier les propriétés en fonction des différents paramètres expérimentauxPhoton blockade is observed when a two level system is strongly coupled to a cavity thus limiting the occupation number of the cavity mode to zero or one photon. This phenomenon is analogous to the Coulomb blockade effect in mesoscopic physics and has been observed in optics by coupling a single atom or a quantum dot to a cavity. The efficiency of the blockade, as measured by the second order auto-correlation function g2(0) increases with the non-linearity of the system in comparison to the cavity width. In this thesis, we present a theoretical and experimental study of a new blockade mechanism, called "anomalous photon blockade effect", in the microwave domain. This effect appears in photonics systems consisting of two coupled modes, where at least one of the mode is non-linear. In contrast to the standard blockade effect, perfect blockade (g2(0)=0) can be achieved with an arbitrary weak non-linearity strength. In the first part, we present a theoretical study of the anomalous blockade, and we use, in particular, a description in terms of gaussian states. To experimentally observe this effect, we have micro-fabricated two coupled superconductive resonators, where one of the resonator is frequency tunable and non-linear thanks to a SQUID. In the second part, we present the fabrication process and the characterization of our sample. Finally, we present the different techniques that we use to measure the auto-correlation function g2(τ). This measurement allowed us to demonstrate the anomalous blockade effect and to study its various properties as a function of the experimental parameters
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Amezian, Koutaïba. "Interprétation théorique des phénomènes de capture électronique dans la collision O6+ + He à l'aide des méthodes AB-initio de la physique quantique". Lyon 1, 1990. http://www.theses.fr/1990LYO10003.
Abstract (sommario):
Nous nous sommes interesses a l'interpretation theorique de la simple capture electronique dans la collision o#6#++he. Il a ete montre experimentalement que cette capture est dominante sur les niveaux o#5#+ (n=3)+he#+. Nous avons effectue tout d'abord des calculs ab-inition utilisant la methode d'interaction de configurations pur determiner les courbes d'energie potentielle des etats moleculaires mis en jeu et les couples radial et rotationel correspondants. En deuxieme lieu, nous avons utilise une mehode semi-classique pour resoudre les equations couplees de collision. Nous avons ensuite determiner les sections efficaces partielles sur les sous-niveaux 3s, 3p, 3d, et nous obtenons un bon accord avec les resultats experimentaux et d'autres resultats theoriques. Enfin, pour completer notre etude nous avons fait une comparaison entre les deux systemes isoelectroniques o#6#++he et n#5#++he
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Hakim, Vincent. "La morphologie des amas et la mécanique quantique dans un environnement dissipatif : deux illustrations des méthodes de la physique des phénomèmes critiques". Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112082.
Abstract (sommario):
Nous appliquons à d’autres problèmes physiques des méthodes développées pour étudier les phénomènes critiques. En nous inspirant de la solution des modèles exactement intégrables, nous calculons le nombre d’animaux dirigés de s sites, croissant à partir d’une racine arbitraire sur un réseau à deux dimensions et les exposants associés, ν et θ. Nous définissons, ensuite, deux modèles de croissance irréversible (D. L. A. , modèle d’Eden) sur le réseau de Bethe et nous les résolvons complétement. Après cela, nous étudions la quantification d’une équation classique comprenant un terme dissipatif, selon la méthode proposée par Caldeira et Leggett. Nous examinons d’abord le cas soluble d’une particule libre couplée au bain thermique. Puis, nous étudions, par les méthodes du groupe de renormalisation, une transition qui apparait, pour une valeur critique du coefficient de friction, dans le cas d’un système à deux niveaux. A l’aide des relations entre fermions à une dimension, nous relions ce modèle à d’autres systèmes étudiés en physique du solide. Enfin, nous étudions une transition similaire, entre diffusion et localisation pour une particule se déplaçant dans un potentiel périodiqueWe use several methods developed in the field of critical phenomena in order to study other problems. We obtain the number of directed 2D-animals growing from an arbitrary root and we compute two related exponents, ν and θ, by taking some inspiration from the solutions of exactly solved models of statistical Mechanics. Then, we define and solve two models of irreversible growth (DLA and the Eden model) on the Bethe lattice. After that, we study quantum Mechanics in a dissipative environment, à la Caldeira-Leggett. We begin by the completely soluble motion of a free particle coupled to a thermal bath. Then, we study, with renormalization group methods, a transition occurring for the two-level system, at a critical value of the friction coefficient. We also relate this model to other well-known hamiltonians of solid state Physics, by using the relations between fermions and bosons in one dimension. Finally, we study the damped motion of a particle in a periodic potential and find a similar transition between diffusive
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Dura, Julien. "Etude et modélisation des phénomènes physiques émergents pour la simulation de dispositifs électroniques à base de nanofils de silicium". Phd thesis, Aix-Marseille Université, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00764112.
Abstract (sommario):
Dans le contexte actuel d'optimisation des performances des dispositifs de microélectronique, le transistor MOSFET, brique de base, est soumis à des contraintes géométriques telles que son architecture même est remise en cause. L'augmentation du nombre de grille afin d'accentuer le contrôle électrostatique de la grille sur le canal a mis en avant des architectures ultimes telles que le nanofil dont la grille enrobe totalement le canal. Dans ce travail, une étude du nanofil de silicium a été réalisée afin d'estimer les potentialités de cette architecture au niveau transistor jusqu'à l'étude de petits circuits. Pour cela, un modèle analytique en courant a été mis en place et implémenté en Verilog-A afin de simuler des petits circuits dans un environnement de type ELDO. Toutefois, les paramètres du modèle telles que les masses effectives de transport (ou de confinement) ou le transport dans le film sont la clé de la prédictibilité au niveau circuit. C'est pourquoi des simulations avancées de type liaisons fortes ou Kubo-Greenwood ont été développées afin d'étudier finement l'évolution des caractéristiques du nanofil notamment vis-à-vis de son intégration géométriques. Issues de ces approches numériques, des expressions analytiques ont été établies afin d'inclure dans le modèle toute la physique observée en amont. Des effets comme l'évolution de la structure de bande ou l'impact des mécanismes d'interaction ont ainsi pu être apportés jusqu'au niveau circuit. Les résultats en courant acquièrent une certaine pertinence en créant un lien entre simulations numériques et données expérimentales.
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Golfin, Guilhem. "L’objectivité et le phénomène : une étude philosophique et historique du concept de causalité à la lumière de la physique relativiste et quantique". Paris, EHESS, 2014. http://www.theses.fr/2014EHES0155.
Abstract (sommario):
La question de la causalité a été centrale dans les discussions qui ont accompagné l'invention des nouvelles théories physiques dans les premières décennies du XXème siècle, la Théorie de la relativité et la Mécanique quantique. Celles-ci en effet ont remis en cause soit la forme de la causalité physique telle qu'elle était conçue dans le cadre de la mécanique classique, soit même la pertinence de la causalité comme telle. Or, l'intelligibilité de la nature semblait jusque-là intrinsèquement liée à cette forme causale classique, et à plus forte raison à la causalité en soi. On estimait en effet que la causalité classique avait apporté la clarté dans une matière réputée être restée confuse chez les philosophes. Les inflexions radicales introduites par les nouvelles théories physiques conduisent donc à questionner l'intelligibilité scientifique, et dans le même mouvement la nature et la signification de la causalité telle qu'elle est comprise par la science physique. L'étude de l'œuvre de quelques-uns des fondateurs de ces théories fait ressortir que la causalité est dans cette perspective une relation idéale qui a pour fonction d'assurer l'objectivité du discours scientifique. A ce titre, elle ne saurait être tenue pour une propriété du réel, mais doit être comprise comme une catégorie herméneutique. Elle opère dans le cadre d'un discours qui se conçoit comme une mise en forme de phénomènes, et qui ne trouve de sens que par et dans la négation d'un ordre en soi de la natureThe causality became a central subject during the controversies that arose in the first three decades of the XXth century with the invention of new physical theories, the Theory of relativity and the Quantum Mechanics. This was the case because these new theories questioned the classical causality's form, and even the relevancy of causality in itself for a physical theory, when the traditional idea was that the intelligibility of nature requires absolutely such a relation. Physicists indeed thought that classical causality clarified a matter which was remained confuse within the philosophical doctrines. Hence, the radical changes brought up by the new physical theories lead to analyse scientific intelligibility, and in the same rime the nature and the signification of causality as it is understood by the physicists. The study of some of the great physicists' works, shows that physical causality is an ideal relation, the function of which is to founder the objectivity of the scientific discourse. By the way, it is impossible to consider it as a property of the world, but it must be taken for a hermeneutic category. It works inside a discourse which tries to give a form to phenomena, and which finds its meaning by denying ail nature's proper order
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Sadri, Saïd. "Simulation du phénomène de transport perpendiculaire en régime statique dans les hétérostructures à puits quantique par le formalisme des fonctions de Green". Lille 1, 1996. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1996/50376-1996-9.pdf.
Abstract (sommario):
Les évolutions de la technologie des semiconducteurs ont permis une miniaturisation extrême des composants qui soulève des questions nouvelles concernant les outils théoriques convenables à ces échelles submicronique voire ultrasubmicronique (<1000 A). Pour cette génération « à venir » dont le prototype est actuellement la diode à effet tunnel résonant, les effets quantiques sont essentiel au fonctionnement et ne constituent pas des effets parasites. D’où l’importance de développer une équation de transport quantique constituant le support théorique d’une étude de la physique des composants pour leur optimisation sur le plan pratique. L’objectif de ce travail est de mettre en place les éléments de base d’un outil de simulation pour composant quantiques. Pour traiter le problème, dans le cadre du formalisme de Keldysh, nous utilisons deux approches bien différenciées mettant en jeu des fonctions de Green adaptées à la description des systèmes hors d’équilibre, en nous limitant au cas du régime statique. La 1ère approche concerne la résolution numérique de l’équation de transport balistique pour la fonction de Wigner. En étudiant quelques structures typiques à effets tunnel résonant, nous mettons en évidence les difficultés du calcul numérique liées à ce modèle. Nous indiquons enfin la manière de remédier à ce problème. Dans la 2ème approche, on introduit des fonctions self-énergies locales pour prendre en compte d’une manière générale, la diffusion des électrons et de définir en relation avec elle un temps de perte de cohérence de phase. Après avoir présenté les principaux éléments du formalisme, nous montrons comment traiter de façon analytique l’influence des contacts considérés comme réservoirs de taille infinies. Les simulations des composants faites dans les conditions d’un régime d’équilibre local sont confrontées aux résultats expérimentaux de la littérature. Dans une 1ère étude sur l’influence de la diffusion, nous montrons que la diffusion en particulier dans les zones d’accès réduit sensiblement le rapport Jpic/Jvallée. Puis en soulignant le rôle des contacts diffusifs dans la performance des composants, nous indiquons dans quelles conditions on peut approcher les valeurs Jpic/Jvallée à 300 K et 77 K pour une structure typique 50/50/50 A.
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Raffaelli, Bernard. "Analyse semi-classique des phénomènes de résonance et d'absorption par des trous noirs". Phd thesis, Université Pascal Paoli, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00653074.
Abstract (sommario):
Au delà de la simple définition formelle d'un trou noir comme solution des équations d'Einstein dans le vide, il existe, comme l'a souligné Kip Thorne, depuis 1971 et l'observation du système binaire Cygnus X1, jusqu'aux hypothèses les plus récentes relatives à l'existence de trous noirs supermassifs au centre de nombreuses galaxies, des indices observationnels confortant leur existence dans l'Univers et motivant ainsi leur étude. En physique, nous le savons, pour obtenir des informations essentielles sur les interactions entre particules fondamentales, atomes, molécules, etc..., ainsi que sur la structure des objets composés, nous devons procéder à des expériences de collision ou plus précisément de diffusion. C'est ce qui constitue précisément l'objet de ce travail de thèse. En effet, en analysant comment un trou noir interagit avec son environnement, nous sommes en droit d'attendre des informations essentielles sur ces ''objets invisibles''. Cette étude sera également très utile pour comprendre, notamment, le signal que l'on devrait recevoir, prochainement, par le biais de la nouvelle génération de détecteurs d'ondes gravitationnelles. Ce travail se concentre donc principalement sur les phénomènes sous-jacents aux processus de diffusion par des trous noirs, i.e. les phénomènes de résonance et d'absorption. Toute l'originalité de cette étude repose sur le fait que nous proposons de nous intéresser à ces phénomènes du point de vue d'une théorie semiclassique dite " théorie du moment angulaire complexe ", mettant ainsi au cœur de la physique des trous noirs les concepts de matrice S ainsi que les techniques relatives aux pôles de Regge, tel que l'a suggéré implicitement Chandrasekhar au milieu des années soixante-dix. Cette approche nous permet de donner une interprétation physique, simple et intuitive, des phénomènes de résonance et d'absorption d'un champ, en l'occurrence d'un champ scalaire, massif ou non, par des trous noirs.
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Wald, Sascha Sebastian. "Thermalisation and Relaxation of Quantum Systems". Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0129/document.
Abstract (sommario):
Cette thèse traite la dynamique hors équilibre des systèmes quantiques ouverts couplés à un réservoir externe. Un modèle spécifique exactement soluble, le modèle sphérique, sert comme exemple paradigmatique. Ce modèle se résout exactement en toute dimension spatiale et pour des interactions très générales. Malgré sa simplicité technique, ce modèle est intéressant car ni son comportement critique d’équilibre ni celui hors équilibre est du genre champ moyen. La présentation débute avec une revue sur la mécanique statistique des transitions de phases classique et quantique, et sur les propriétés du modèle sphérique. Sa dynamique quantique ne se décrit point à l’aide d’une équation de Langevin phénoménologique. Une description plus complète à l’aide de la théorie de l’équation de Lindblad est nécessaire. Les équations de Lindblad décrivent la relaxation d’un système quantique vers son état d’équilibre. En tant que premier exemple, le diagramme de phases dynamique d’un seul spin sphérique quantique est étudié. Réinterprétant cette solution en tant qu’une approximation champ moyen d’un problème de N corps, le diagramme de phases quantique est établi et un effet « congeler en réchauffant » quantique est démontré. Ensuite, le formalisme de Lindblad est généralisé au modèle sphérique quantique de N particules: primo, la forme précise de l’équation de Lindblad est obtenue des conditions que (i) l’état quantique d’équilibre exacte est une solution stationnaire de l’équation de Lindblad et (ii) dans le limite classique, l’équation Langevin de mouvement est retrouvée. Secundo, le modèle sphérique permet la réduction exacte du problème de N particules à une seule équation intégro-différentielle pour le paramètre sphérique. Tertio, en résolvant pour le comportement asymptotique des temps longs de cette équation, nous démontrons que dans la limite semi-classique, la dynamique quantique effective redevient équivalente à une dynamique classique, à une renormalisation quantique de la température T près. Quarto, pour une trempe quantique profonde dans la phase ordonnée, nous démontrons que la dynamique quantique dépend d’une manière non triviale de la dimension spatiale. L’émergence du comportement d’échelle dynamique et des corrections logarithmiques est discutée en détail. Les outils mathématiques de cette analyse sont des nouveaux résultats sur le comportement asymptotique de certaines fonctions hypergéométriques confluentes en deux variablesThis study deals with the dynamic properties of open quantum systems far from equilibrium in d dimensions. The focus is on a special, exactly solvable model, the spherical model (SM), which is technically simple. The analysis is of interest, since the critical behaviour in and far from equilibrium not of mean-field type. We begin with a résumé of the statistical mechanics of phase transitions and treat especially the quantum version of the SM. The quantum dynamics (QD) of the model cannot be described by phenomenological Langevin equation and must be formulated with Lindblad equations.First we examine the dynamic phase diagram of a single spherical quantum spin and interpret the solution as a mean-field approximation of the N-body problem. Hereby, we find a quantum mechanical ‘freezing by heating’ effect. After that, we extend the formalism to the N-body problem, determining first the form of the Lindblad equation from consistency conditions. The SM then allows the reduction to a single integro-differential equation whose asymptotic solution shows, that the effective QD in the semi-classical limit is fully classical. For a deep quench in the ordered phase, we show that the QD strongly and non-trivially depends on d and derive the dynamic scaling behaviour and its corrections. The mathematical tools for this analysis are new results on the asymptotic behaviour of certain confluent hypergeometric functions in two variables
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Estienne, Benoit. "Etude des systèmes critiques bidimensionnels possédant des symétries discrètes : les théories conformes parafermioniques, et leurs applications". Paris 6, 2009. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00421566.
Abstract (sommario):
Cette thèse est consacrée à l'étude des systèmes critiques possédant des symétries discrètes, en deux dimensions. Les théories conformes jouent un rôle central dans l'étude des phénomènes critiques des systèmes bidimensionnels, et la symétrie discrète additionnelle donne lieu aux théories dites parafermioniques. Dans la première partie de ma thèse, nous étudions les flots du groupe de renormalisation sous l'effet de perturbations faiblement pertinentes pour ces théories parafermioniques. Nous avons obtenu perturbativement les équations du groupe de renormalisation, et mis en évidence des flots non massifs entre différentes théories parafermioniques. Dans une deuxiéme partie, nous étudions les applications des théories conformes parafermioniques à l'effet Hall quantique fractionnaire. Nous montrons, en calculant les fonctions de corrélation correspondantes, que les théories parafermioniques unitaires constituent des candidates interessantes pour décrire certains états non-abéliens, en particulier elles permettent de corriger les problèmes de non-unitarité. Enfin nous prouvons une conjecture reliant les polynômes de Jack aux théories W.
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Iftikhar, Zubair Qurshi. "Quantification de la charge et criticalité quantique Kondo dans des circuits mésoscopiques avec peu de canaux". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS423/document.
Abstract (sommario):
Cette thèse explore plusieurs sujets fondamentaux pour les circuits mésoscopiques qui incorporent un faible nombre de canaux de conduction électroniques. Les premières expériences concernent le caractère quantifié (discret) de la charge dans les circuits. Nous démontrons le critère de quantification de la charge, nous observons la loi d’échelle prédite pour cette quantification ainsi qu’une transition vers comportement universel à mesure que la température augmente. Le second ensemble d’expériences concerne la physique critique quantique non-conventionnelle qui émerge du modèle Kondo à multi-canaux. Par l’implémentation d’une impureté Kondo avec un pseudo-spin de valeur ½ constitué de deux états de charge dégénérés d’un circuit, nous explorons la physique Kondo à deux- et trois-canaux. Au point critique quantique symétrique, nous observons les points fixes Kondo universels prédits, des exposants universels de lois d’échelle et nous validons les courbes complètes obtenues par le groupe de renormalisation numérique. En s’écartant du point critique quantique, nous explorons la transition depuis la zone critique quantique : par une visualisation directe du development d’une transition de phase quantique, par l’espace des paramètres de la zone critique quantique ainsi que par les comportements d’universalité et d’échelleThis thesis explores several fundamental topics in mesoscopic circuitry that incorporates few electronic conduction channels. The first experiments address the quantized character (the discreteness) of charge in circuits. We demonstrate the charge quantization criterion, observe the predicted charge quantization scaling and demonstrate a crossover toward a universal behavior as temperature is increased. The second set of experiments addresses the unconventional quantum critical physics that arises in the multichannel Kondo model. By implementing a Kondo impurity with a pseudo-spin of ½ constituted by two degenerate charge states of a circuit, we explore the two- and three-channel Kondo physics. At the symmetric quantum critical point, we observe the predicted universal Kondo fixed points, scaling exponents and validate the full numerical renormalization group scaling curves. Away from the quantum critical point, we explore the crossover from quantum criticality: direct visualization of the development of a quantum phase transition, the parameter space for quantum criticality, as well as universality and scaling behaviors
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Estienne, Benoit. "Étude des systèmes critiques bidimensionnels possédant des symetries discrètes : les th\éories conformes parafermioniques, et leurs applications". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00421566.
Abstract (sommario):
Cette thèse est consacrée à l'étude des systèmes critiques possédant des symétries discrètes, en deux dimensions. Les théories conformes jouent un rôle central dans la compréhension des phénomènes critiques des systèmes bidimensionnels, et la symétrie discrète additionnelle donne lieu aux théories dites parafermioniques. Dans une première partie, nous étudions les flots du groupe de renormalisation sous l'effet de perturbations faiblement pertinentes pour ces théories parafermioniques . En utilisant les techniques issues du Gaz de Coulomb et de la représentation coset de ces théories conformes, nous avons obtenu perturbativement les équations du groupe de renormalisation. Nous avons ainsi mis en évidence des flots non massifs entre différentes théories parafermioniques. Dans une deuxiéme partie, nous étudions les applications des théories conformes parafermioniques à l'effet Hall quantique fractionnaire. Nous montrons, en calculant les fonctions de corrélation correspondantes, que les théories parafermioniques unitaires fournissent des candidats interessants pour décrire certains états non-abéliens, en particulier elles permettent de corriger les problèmes de non-unitarité. Enfin nous prouvons une conjecture reliant les polynômes de Jack aux théories W.
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Benazzouz, Adrien. "Approches comparées des paramètres de Hansen et du modèle COSMO-RS pour l'étude des phénomènes de solubilisation : application à la caractérisation et à la valorisation des agro-solvants". Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10130.
Abstract (sommario):
L'évolution du cadre réglementaire et la prise de conscience générale des enjeux environnementaux et de santé publique sont à l'origine d'une profonde modification du paysage des solvants. L'avènement de solvants alternatifs, comme les agro-solvants, nécessite le recours à des outils physico-chimiques systématiques de caractérisation de leurs propriétés solubilisantes. L'approche des paramètres de Hansen, issue de la théorie de Hildebrand, propose une représentation des principales interactions moléculaires en solution. Ses performances applicatives ont été éprouvées pour la caractérisation des agro-solvants émergents et l'étude de la solubilisation de solutés moléculaires et macromoléculaires. Alternativement, le modèle COSMO-RS combine chimie quantique et thermodynamique statistique pour la prédiction des propriétés moléculaires à l'état liquide. Les performances de ce modèle ont été évaluées et exploitées pour rendre compte des phénomènes de solubilisation de solutés complexes tels que la nitrocellulose et le C60-fullerène. Permettant de traduire les deux mécanismes principaux de solubilisation (similarité et complémentarité), les descripteurs issus de COSMO-RS ont été mis à profit pour forger de nouveaux paramètres de solubilité aussi simples que ceux de Hansen mais plus rigoureux scientifiquement. Cette jouvence des paramètres de solubilité s'appuie sur la prise en compte des interactions acide-base de Lewis et le concept nouveau de COSMOmorphe permettant le calcul des interactions dispersives. Les connaissances ainsi acquises ont permis l'élaboration d'une microémulsion dégraissante verte dont l'efficacité repose sur un mécanisme original de décapage dégraissantThe evolution of regulations and the global awareness as result of health and environmental issues are deeply modifying the solvent landscape. With the increasing demand for alternative solvents, such as biosolvents, there is a need for systematic physicochemical tools for the characterization of their solubilizing properties. The Hansen solubility parameters, derived from the theory of Hildebrand, provide a representation of the main molecular interactions in solution. Their applucation performance were tested in order to characterize emerfinf biosolvents and to study the solubilization of molecular and macromolecular solutes. In contrast, the COSMO-RS model combines quantum chemistry and statistical thermodynamics to predict molecular properties int the liquid state. The performance of this model was evaluated and used to account for the solubility phenomena of complex solutes such as nitrocellulose and fullerene-C60. With their ability to handle the two main mechanisms of solubilization (similarity and complementarity), the COSMO-RS descriptors were used to create new solubility parameters as simple as those of Hansen but more scientifically rigorous. This renewal of the solubility parameters is based on the consideration of the Lewis acide-base interactions and the new concept of COSMOmorphe for the calculation of dispersive interactions. These considerations enable the development of a green degreasing microemulsion whose efficiency is based on an unusual mechanism of degreasing-stripping
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Richard, Jérémie. "Propagation d'atomes ultra-froids en milieu désordonné - Étude dans l'espace des impulsions de phénomènes de diffusion et de localisation". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLO001/document.
Abstract (sommario):
Les travaux effectués au cours de cette thèse ont pour trait commun l'observation dans l'espace des vitesses de phénomènes liés à la diffusion et à la localisation d'ondes de matière en milieu désordonné. Nous commençons par introduire les deux domaines à la croisée desquels cette thèse s'inscrit. Nous abordons en premier lieu la physique du désordre et de la propagation en milieu complexe en décrivant de façon générale les phénomènes de diffusion et de localisation tels que la rétro-diffusion cohérente ou la localisation d'Anderson. En second lieu, nous développons l'aspect expérimental de ces travaux au travers de l'outil au cœur des recherches de notre équipe : les atomes froids, manipulés et contrôlés dans le but de créer une onde de matière cohérente analogue à une onde plane. L'optique étant une facette primordiale de nos travaux, nous proposons par la suite une étude complète du système expérimental à l'origine de notre milieu désordonné, appelé champ de tavelures (ou speckle en anglais). Ces étapes préliminaires nous permettent ainsi d'introduire les recherches effectuées par notre équipe. Un paramètre élémentaire de la diffusion, le temps élastique de diffusion, est mesuré expérimentalement de façon détaillée, pour un champ de tavelures attractif et répulsif. Un phénomène de localisation faible visible dans l'espace des vitesses, la rétro-diffusion cohérente, observée pour la première fois avec des atomes froids, est ensuite présenté. Son prolongement, la résurgence de rétro-diffusion cohérente, étudiée par notre équipe, est basée sur la manipulation d'une propriété primordiale pour la propagation cohérente en milieu désordonné : la symétrie par renversement du temps. Enfin, nous proposons une étude préliminaire d'un marqueur inédit dans l'espace des vitesses de la localisation d'Anderson : la diffusion cohérente avantThe work presented in this thesis is linked to the observation in momentum space of diffusion and localization phenomena using matter waves in optical disorder. We start by a general introduction on disorder physics and propagation in complex media by describing diffusion and localization phenomena such as the coherent backscattering or the Anderson localization. Then, we develop the experimental aspect of our work which is related to ultra-cold atoms, manipulated and controlled in order to create a coherent matter-wave analogous to a plane wave. Optics is an essential aspect of our work, that is why we present a complete experimental study of the system of creation of our disorder, called speckle field. These preliminary steps allow us to describe the research done by our team. An elementary parameter of diffusion, the elastic scattering time has been experimentally measured for an attractive and a repulsive speckle field. A weak localization phenomenon visible in momentum space, the coherent backscattering, observed for the first time with ultra-cold atoms, is then presented. The consequent study of the resurgence of coherent backscattering, done by our team, is based on the manipulation of an essential property for coherent propagation in disorder: the time reversal symmetry. Finally, we present a preliminary study of a novel signature in momentum space of the Anderson localization called coherent forward-scattering
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Böhm, Julian. "Phénomènes de transport originaux dans des expériences micro-ondes via la mise en forme spatiale et spectrale". Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016AZUR4048/document.
Abstract (sommario):
Le transport des ondes joue un rôle majeur dans les systèmes de communication comme le Wifi ou les fibres optiques. Les principaux problèmes rencontrés dans ces systèmes concernent la protection contre les intrusions, la consommation d’énergie et le filtrage modal. Nous proposons différentes expériences micro-ondes mettant toutes en œuvre une mise en forme des ondes, pour traiter ces problèmes. Dans une cavité micro-ondes, des états de diffusion particuliers sont générés en s’appuyant uniquement sur des mesures de transmission et sur le formalisme du temps de retard de Wigner-Smith. Ces états sont capables d’éviter une région déterminée de la cavité, de se concentrer sur un point particulier, ou de suivre une trajectoire d’une particule classique. Le filtrage de mode est mis en œuvre dans un guide d’ondes aux frontières ondulées et en présence de pertes dépendant de la position. Le profil du guide est choisi de façon à ce que les deux modes de Bloch qui se propagent encerclent un point exceptionnel. Cette trajectoire s’accompagne d’une transition non-adiabatique entre les deux modes et d'un filtrage asymétrique de ces modes. La thèse présente également des travaux liés à la problématique des algorithmes de « recherche quantique », notamment l’algorithme de Grover. Cette recherche est mise en œuvre dans un réseau en nid d’abeilles de résonateurs micro-ondes couplés, bien décrits par un modèle de liaisons fortes (le système constitue un analogue micro-ondes du graphène). Une expérience de preuve de principe propose la recherche de deux résonateurs distincts reliés au réseau. La loi d’échelle attendue pour cet algorithme est expérimentalement obtenue dans une chaîne linéaireTransport of waves plays an important role in modern communication systems like Wi-Fi or optical fibres. Typical problems in such systems concern security against possible intruders, energy consumption, time efficiency and the possibility of mode filtering. Microwave experiments are suited to study this kind of problems, because they offer a good control of the experimental parameters. Thus we can implement the method of wave shaping to investigate atypical transport phenomena, which address the mentioned problems. Wave front shaping solely based on the transmission together with the Wigner-Smith time delay formalism allows me to establish special scattering states in situ. These scattering states avoid a pre-selected region, focus on a specific spot or follow trajectories of classical particles, so called particle-like scattering states. Mode filtering is induced inside a waveguide with wavy boundaries and position dependent loss. The boundary profiles are chosen in such a way that the two propagating modes describe an encircling of an exceptional point in the Bloch picture. The asymmetric mode filtering is found due to the appearing non-adiabatic transitions. Another part of my work deals with Grover’s quantum search. I put such a search into practice in a two-dimensional graphene-lattice using coupled resonators, which form a tight-binding analogue. In this proof of principle experiment we search for different resonators attached to the graphene-lattice. Furthermore, the scaling behaviour of the quantum search is quantified for a linear chain of resonators
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Colin-Gouillou, Marie. "Etude théorique de l'échange isotopique H/D et 16-O/18-O sur la surface (001) de MgO". Poitiers, 1999. http://www.theses.fr/1999POIT2294.
Abstract (sommario):
Les phenomenes de mobilite de surface interviennent dans de nombreux processus de catalyse heterogene, notamment le spillover. Les reactions d'echange isotopique de l'oxygene ( 1 6o/ 1 8o) et de l'hydrogene (h/d) avaient permis d'obtenir des resultats d'ordre cinetique sur la mobilite de l'hydrogene et de l'oxygene sur quelques catalyseurs metalliques. Sur la surface (001) du support mgo, nous avons etudie par des moyens theoriques, differentes hypotheses emises sur les mecanismes d'echange isotopique de l'oxygene et de l'hydrogene. Nous avons mis en evidence d'importantes modifications de la structure geometrique des surfaces au cours des reactions. Nous avons d'autre part examine l'interface rh 2o 3/mgo et son role dans la formation de lacunes. Les sites actifs potentiels de la reaction d'echange isotopique de l'hydrogene incluent un groupement hydroxyle preadsorbe : o 3 c 2 mg 4 c 2 +o 3 ch , o 4 c 2 mg 4 c 2 +o 3 ch , mg 4 c 2 +(o 3 ch) 2. L'echange s'effectue entre l'hydrogene du groupement hydroxyle et les especes deuterium adsorbees sur les sites voisins (barrieres d'echange comprises entre 80 et 200 kj. Mole - 1). Aucune migration des especes hydrogene actives ne peut intervenir durant la reaction d'echange sur ces sites. Les complexes peroxyde sont envisageables pour un mecanisme d'echange direct de l'oxygene moleculaire avec un oxygene de surface (barriere d'echange estimee a 60 kj. Mole 1).
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Boudier, Dimitri. "Etude des phénomènes de transport de porteurs et du bruit basse fréquence en fonction de la température dans les transistors FinFET et GAA NWFET sub-10 nm". Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMC220/document.
Abstract (sommario):
Les travaux menés pendant cette thèse se concentrent sur l'étude de technologies avancées de MOSFET, plus précisément de FinFET à triple-grille et de nanofils à grille enrobante. Ils ont été fabriqués pour le nœud technologique 10 nm, suivant le même procédé de fabrication à l'exception de la fabrication d'une quatrième grille pour les nanofils. Ces composants sont étudiés en régime statique afin de déterminer les principaux paramètres de leur modèle électrique. Des études à très faible température (< 10 K) et faible tension de drain (< 1 mV) montrent la présence de transport quantique dû aux niveaux d'énergie discrets dans les bandes de conduction et de valence. L'étude du bruit électrique en 1/f montre une bonne maîtrise du procédé d'oxydation de la grille ainsi que le changement de mécanisme de bruit sous l'effet de transport quantique. Différentes spectroscopies de bruit basse fréquence (i.e. étude du bruit de génération-recombinaison en fonction de la température) ont permis d'identifier les pièges contenus dans le film de silicium, donnant ainsi la possibilité d'incriminer les étapes de fabrications les plus critiquesThe work led within this thesis focuses on the study of advanced MOSFET technologies, more precisely of triple-gate FinFETs and Gate-All-Around nanowire FETs. They were fabricated for the 10-nm technological node, following the same recipe except for the build of a fourth gate in nanowire devices.The devices have been studied in static regime in order to determine the main parameters of their electrical model. Low temperature (<10 K) and low drain voltage (1mV) studies highlighted the existence of quantum transport that is due to discrete energy levels within the conduction and valence bands. The study of the 1/f noise testifies the good control of the gate oxidation process and evidences a change in the noise mecanism under quantum transport.Numerous low frequency noise spectroscopies (i.e. study of the generation-recombination noise as a function of the temperature) let us identify silicon film traps, thus giving indication of the critical process steps that are responsible for the generation-recombination noise