RECHERCHE
Quantum Circuit Group
Notre groupe de recherche explore la physique de l'information et de la mesure dans des dispositifs quantiques que nous concevons, réalisons et mesurons. Ces objets peuvent être vus comme des machines quantiques traitant de l'information. Contrairement aux dispositifs ordinaires, dans lesquels la mécanique quantique n'entre qu'au niveau des électrons individuels, c'est au niveau des signaux que les degrés de liberté de ces machines obéissent aux lois de la mécanique quantique. Nous nous intéressons actuellement à l'amplification de signaux quantiques, à la résonance de spin électronique à l'échelle nano, aux trajectoires et à la rétroaction quantiques, à la thermodynamique de l'information quantique, à l'optique quantique microonde, à la correction d'erreur quantique et à la mesure quantique. Permanents : Audrey Bienfait, Sylvain Hermelin, Benjamin Huard.
ENIQMA (ENtangled Interacting Quantum MAtter) group
Notre groupe de recherche travaille sur la théorie des systèmes quantiques à N corps; et en particulier sur comment la physique à N corps permet de préparer, certifier et exploiter des états quantiques intriqués avec des grands nombres de particules. Nous nous servons d’outils théoriques et numériques de pointe pour étudier les états d’équilibres, ainsi que la dynamique des systèmes à N corps loin de l’équilibre. Et nous développons des schémas scalables de certification de l’intrication, ainsi que d’autres propriétés de corrélation quantique (cohérence quantique, nonlocalité de Bell, etc.). Nos prédictions s’inspirent beaucoup des travaux de plusieurs équipes expérimentales qui réalisent des expériences de simulation quantique avec des plateformes de physique atomique, ou qui travaillent autour des corrélations quantiques dans les matériaux quantiques. Permanents : Fabio Mezzacapo, Tommaso Roscilde.
Optique quantique électronique
Grâce aux progrès technologiques dans le domaine de la nanofabrication et des techniques de radiofréquence, il est devenu possible d’explorer la physique des circuits électroniques dans le régime où les effets quantiques sont dominants et même de préparer, de manipuler et de mesurer leur état quantique. En particulier, il est maintenant possible de générer, caractériser et manipuler des courants électriques constitués d’un à quelques électrons dans des états quantiques bien définis. Ce domaine émergent, appelé optique quantique électronique. Notre recherche actuelle vise à développer un cadre théorique pour l'optique quantique électronique, un domaine émergent qui vise à manipuler l'état quantique d'un ou de quelques électrons dans un conducteur. Cette forme ultime des courants électriques est maintenant assez bien contrôlée pour que des applications puissent être envisagées. Nous nous intéressons ainsi à la mesure de champs électromagnétiques micro-ondes avec une résolution temporelle voisine de la pico-seconde au moyen d’interféromètres à électrons uniques, ainsi qu’à l’utilisation de paquets d’ondes électroniques uniques comme porteur d’information quantique (qubits électroniques) mais aussi à l’étude du rayonnement électromagnétique quantique rayonné par de tels courants électriques quantiques. Enfin nous nous intéressons à l’étude et la caractérisation de l’intrication quantique véhiculée par ces courants. Permanents : Pascal Degiovanni.
QInfo team
QInfo est une équipe-projet d'Inria qui se concentre sur l'information quantique. Nous développons des outils mathématiques et algorithmiques pour optimiser l'utilisation des ressources d'information quantique. Les dispositifs de traitement de l'information qui peuvent tirer parti des lois de la théorie quantique ont un potentiel important en termes de calcul, de communication et de cryptographie. Cependant, les dispositifs quantiques disponibles aujourd'hui sont tous affectés par un bruit indésirable : le comportement réel du dispositif ne correspond qu'approximativement au modèle pour lequel il a été conçu. Une telle déviation indésirable du modèle peut avoir des effets dévastateurs pour les applications de traitement de l'information : par exemple, dans le contexte du calcul quantique, l'accumulation de bruit peut rendre le résultat du calcul complètement inutile. Cette équipe projet vise à développer des méthodes et des algorithmes pour réduire de manière optimale l'effet indésirable causé par le bruit sur les tâches de traitement de l'information quantique. Permanents : Alastair Abbott, Guillaume Aubrun, Omar Fawzi, Daniel Stilck França, Mischa Woods.
Theory of Quantum Matter
Notre groupe de recherche travaille sur plusieurs axes de recherche théorique autour de la matière quantique qui ont pour but de mettre en lumière les propriétés physiques de nouvelles phases quantiques de la matière, notamment les propriétés magnétiques et de transport électrique ou de chaleur. Elle utilise et développe un arsenal d’outils théoriques variés, tant numériques (méthodes Monte Carlo variationnelle, Monte Carlo quantique à température finie, diagonalisation exacte …) qu’analytiques (bosonisation, méthodes diagrammatiques en théorie des champs, groupe de renormalisation, méthodes variationnelles …), afin d'aborder un large nombre de situations où les corrélations, fluctuations quantiques ou interactions à longue portées sont importantes. L’équipe aborde, entre autre, les glaces de spins et leurs excitations magnétiques, la dynamique hors-équilibre et la formation de gouttelettes dans des gaz d’atomes froids, les liquides de spin ou encore les effets de localisation par le désordre dans les semi-métaux de Dirac et de Weyl, en lien avec le thème Systèmes Topologiques.Permanents : Peter Holdsworth, Edmond Orignac, Lucile Savary.
Theory of topological systems
Notre équipe combine différentes techniques numériques et analytiques (théorie adiabatique, semi-classique, théorie des champs), et emprunte aux mathématiques (géométrie différentielle, théorèmes d’indices) pour décrire les aspects topologiques de systèmes physiquement très variés. Elle étudie notamment les liens entre les propriétés topologiques et les aspects dynamiques, de désordre, de nonlinéarité, ou de non-herméticité de ces systèmes. Dans le domaine quantique, elle s’intéresse par exemple aux semi-métaux de Weyl, aux champs de jauge artificiels avec des atomes froids, aux dynamiques quantiques induites par des couplages topologiques entre différents degrés de libertés ou encore à l’apparition d’une gravitation analogue dans certains matériaux topologiques. Dans le domaine classique, elle explore de nouveaux états topologiques en mécanique, en photonique, en acoustique, ainsi que dans les fluides avec comme application les ondes en géophysique et en astrophysique.Permanents : David Carpentier, Pierre Delplace, Andrei Fedorenko.
Mathématiques
L'Unité de Mathématiques Pures et Appliquées (UMPA), le laboratoire de mathématiques de l'ENSL, a des activités en physique mathématique, en particulier au sein de ses équipes "Analyse et Modélisation" et "Probabilités". Des thèmes à l'interface avec la physique quantique sont bien représentés: Mécanique quantique N-corps, limites de champs moyen, (Laurent Laflèche, Nicolas Rougerie), Analyse semi-classique (Paul Alphonse, Laurent Laflèche), Equations aux Dérivées Partielles dispersives (Nicolas Rougerie, Nikolay Tzvetkov), Matrices et tenseurs aléatoires (Alice Guionnet), Quantification stochastique, théorie euclidienne des champs quantiques (Jean-Christophe Mourrat, Nicolas Rougerie), Verres de spin (Jean-Christophe Mourrat), Algèbres d'opérateurs (Amine Marrakchi)...