Doctorat en physique mésoscopique (H/F)

Cette offre est ouverte aux personnes disposant d’un titre leur reconnaissant la qualité de travailleur handicapé ou travailleuse handicapée.

L'offre en un coup d'oeil

L'unité

Laboratoire de physique de l'ENS

Durée du contrat

36 mois

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel.

Description du Poste

Sujet De Thèse

Bruit Haute-fréquence pour caractériser les propriétés des anyons

Votre Environnement de Travail

Le groupe de physique mésoscopique du LPENS recherche un·e candidat·e en thèse pour étudier les propriétés des anyons à l'aide de techniques de mesure de bruit, en se concentrant particulièrement sur l'extension de ces techniques au régime haute fréquence, où la fréquence de mesure est bien supérieure à l'échelle d'énergie thermique : ℏf ≫ k_BT.

Les anyons sont les excitations élémentaires du régime de l'effet Hall quantique fractionnaire et se caractérisent par une charge et une statistique fractionnaires. Cette dernière propriété est particulièrement remarquable, car elle implique que les anyons n'appartiennent pas aux deux familles de particules élémentaires présentes dans les systèmes 3D : les bosons et les fermions.

Au fil des années, le groupe de physique mésoscopique a développé une expertise dans l'étude des propriétés des anyons en analysant les fluctuations de courant générées par la partition de faisceaux d'anyons au niveau d'un contact ponctuel quantique (QPC), utilisé comme séparateur de faisceaux. Par exemple, la détermination de la charge fractionnaire des anyons par des mesures de bruit repose sur la détermination précise de la pente de l'évolution du bruit en fonction du courant de rétrodiffusion. Cependant, la précision de cette méthode est limitée par sa validité stricte dans le régime de faible rétrodiffusion, où le bruit et les courants rétrodiffusés deviennent très faibles. Bien que cette technique soit souvent étendue à des valeurs intermédiaires de transmission du QPC, cette extension n'est pas directe pour les états de Hall quantique fractionnaire complexes, présentant des structures de bord intriquées où plusieurs canaux de bord se propagent dans le système. Dans ces cas, la définition de la transmission devient ambiguë.

En revanche, le bruit haute fréquence permet de révéler la charge et la statistique fractionnaires de manière plus directe, grâce à une relation de type Josephson entre le seuil de tension V0V_0V0 pour l'apparition du bruit haute fréquence et la fréquence de mesure. Cette relation dépend à la fois de la charge fractionnaire des anyons et de leur statistique fractionnaire lorsque des faisceaux dilués d'anyons sont émis vers le QPC. Bien que cette approche permette une mesure plus directe des propriétés des anyons, elle présente un inconvénient majeur qui explique son utilisation limitée à ce jour : en raison du fort désaccord d'impédance entre l'impédance élevée des conducteurs mésoscopiques et les câbles RF de 50 ohms, seule une très faible fraction des photons émis par les conducteurs mésoscopiques est transmise aux câbles de mesure. Par conséquent, l'obtention d'un bon rapport signal sur bruit nécessite des temps de mesure très longs.

Pour surmonter cette limitation, le ou la candidate retenue développera une combinaison de techniques d'adaptation d'impédance et d'amplificateurs paramétriques à onde progressive limités quantiquement afin d'améliorer l'efficacité des mesures. Il/elle appliquera ensuite des mesures de bruit radiofréquence (RF) pour caractériser les propriétés des anyons associés à divers états fondamentaux de l'effet Hall quantique fractionnaire, abéliens et non abéliens. Les mesures se concentreront principalement sur les hétérostructures de GaAs, mais une extension au graphène est également envisagée.

Contraintes et risques

Ce poste ne présente pas de contraintes ni de risques particuliers.

Rémunération et avantages

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€