Thèse Exploration de Phases Topologiques dans des Systèmes Dynamiques avec des Gaz Quantiques Ultrafroids H/F

Université de Lille

Établissement : Université de Lille
École doctorale : Sciences de la Matière du Rayonnement et de l'Environnement
Laboratoire de recherche : Physique des Lasers, Atomes et Molécules
Direction de la thèse : Radu CHICIREANU ORCID 0000000164502518
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-08-31T23:59:59

Les phases topologiques constituent une classe d'états quantiques présentant des propriétés globales robustes face aux défauts et perturbations. Bien que souvent associées aux matériaux exotiques comme les isolants topologiques, ces phases peuvent également émerger dans des systèmes périodiquement modulés (systèmes de Floquet), offrant un cadre idéal pour l'étude de la topologie hors équilibre.

Cette thèse portera sur l'étude numérique et la réalisation expérimentale d'un modèle topologique à l'aide d'un condensat de Bose-Einstein (BEC) de potassium soumis à des impulsions lumineuses périodiques, s'inspirant du paradigme du rotateur frappé quantique. Le projet s'appuiera sur un schéma récemment démontré par l'équipe, combinant des potentiels optiques dépendants du spin et couplage Raman modulé, permettant d'induire un couplage spin-orbite effectif.

L'objectif principal sera d'identifier et de caractériser les signatures de phases topologiques, telles que les transitions entre états localisés et délocalisés ou l'apparition d'invariants topologiques dans le spectre de quasi-énergie. Le travail inclura la participation aux expériences BEC du PhLAM, l'analyse des dynamiques atomiques et le développement de simulations numériques en lien avec les collaborations théoriques.

L'équipe « Systèmes Quantiques » du laboratoire PhLAM bénéficie d'une reconnaissance internationale pour ses travaux sur la physique des atomes ultrafroids, en particulier sur les systèmes quantiques dynamiques (dépendants du temps). Elle a récemment développé un nouveau dispositif expérimental de condensation de Bose-Einstein avec des atomes de potassium. Grâce à ce système, l'équipe a également démontré un schéma original de couplage spin-orbite efficace, impliquant à la fois des potentiels optiques dépendants du spin et un couplage Raman modulé périodiquement entre les états internes. Ce schéma constituera la base d'une future réalisation expérimentale d'états topologiques.