
QUTISYM
Transport quantique dans des matériaux synthétiques
Porteur
Jérôme Beugnon, Sorbonne Université
Aperçu
Le projet QUTISYM explore les problématiques associées au transport quantique, via une approche de type “simulation quantique”. Il repose sur l’étude de plateformes utilisant des systèmes synthétiques atomiques et photoniques ainsi que sur une forte expertise théorique.
Mots-clés : Transport, Gaz quantiques, Désordre, Topologie, Atomes ultrafroids, Localisation d’Anderson, Polaritons, Intrication, Réseaux optiques, Superfluidité
En résumé
Le projet explore le transport quantique, à l’interface entre physique fondamentale et applications technologiques. Il repose sur une approche innovante de simulation quantique utilisant des systèmes atomiques et photoniques très bien contrôlés. Cette stratégie permet une interaction étroite entre théorie et expérience. Le consortium réunit 11 équipes (7 expérimentales, 4 théoriques) réparties en France et à Singapour. Leur complémentarité favorise une étude approfondie du transport dans des systèmes variés : particules massives, photons, polaritons, excitations collectives.
Trois grands axes structurent ce projet. Le premier porte sur le transport dans les milieux désordonnés, où les effets de cohérence quantique sont explorés en présence d’un désordre et d’interactions contrôlés. Cela inclut l’étude de phénomènes comme la localisation d’Anderson et la localisation à N corps. Le deuxième thème concerne la topologie dans le transport, essentielle pour comprendre des effets robustes comme la quantification de la conductance et développer des dispositifs topologiques. Le projet s’intéresse aux isolants topologiques, solitons, et aux dimensions synthétiques permettant l’application de champs de jauge. Le troisième axe étudie les effets collectifs et l’intrication, via des dynamiques de particules en interaction forte et à longue portée, notamment en cavité optique.
Au-delà des avancées fondamentales, le projet vise à générer des innovations technologiques et numériques contribuant au développement des technologies quantiques, au niveau national et international.
Défis
- Comment le désordre modifie-t-il le transport quantique et la localisation pour des particules seules ou en interaction ?
- Le transport quantique peut-il être exploité dans des systèmes topologiques conçus artificiellement ?
- Comment l’information quantique et les corrélations se propagent-elles dans des systèmes quantiques à N corps ?
- Quelles nouvelles techniques et innovations peuvent être mises en œuvre pour répondre à ces questions ?
Tâches
- WP 1 : Innovation technologique
- WP 2 : Transport quantique et désordre
- WP 3 : Topologie et transport
- WP 4 : Intrication et diffusion de l’information
Le consortium
- Centre de nanosciences et de nanotechnologies (C2N, CNRS / Université Paris-Saclay)
- Centre de Physique Théorique (CPHT, CNRS / Ecole Polytechnique)
- Institut de Physique de Nice (INPHYNI, CNRS / Université Côté d’Azur)
- Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (ISIS, CNRS / Université de Strasbourg)
- Laboratoire Charles Fabry (LCF, CNRS / Institut d’Optique Graduate School)
- Laboratoire Collisions Agrégats Réactivité (LCAR, CNRS / Université Toulouse III Paul Sabatier)
- Laboratoire de physique des lasers (LPL, CNRS / Université Sorbonne Paris Nord)
- Laboratoire Kastler Brossel (LKB, CNRS / Collège de France / ENS-PSL / Sorbonne Université)
- MajuLab, IRL CNRS, Singapour