Magnétisme quantique de fermions ultrafroids en réseaux optiques.
Notre projet repose sur le fonctionnement d’un simulateur quantique de fermions. Il s’agit d’une catégorie de systèmes sujets à des phénomènes riches tels que le magnétisme quantique, les régimes exotiques de conduction et l’intrication à N corps. Principalement un sujet de matière condensée, ces systèmes sont désormais explorés dans de nouveaux contextes par des simulateurs quantiques tels que notre expérience. Dans notre cas, nous produisons des gaz dégénérés dilués d’atomes de strontium fermionique 87, en utilisant des techniques de refroidissement laser, et les confinons sur une structure périodique créée par des faisceaux lasers interférents: un potentiel en réseau optique. L’objectif de ma thèse est d’explorer la dynamique des corrélations à N corps. Cela va de la détection de l’évolution de dynamique de spins classiques ordonnés, à la détection de la croissance de corrélations purement quantiques (intrication). Nous souhaitons également implémenter des outils d’ingénierie dissipatifs sur notre simulateur quantique: pertes par photoassociation induites par laser et qui, dans le modèle de Fermi Hubbard, devraient en fait conduire le système vers des états de spin fortement corrélés.
Quantum magnetism of ultracold fermions in optical lattices.
Our project relies on the operation of a quantum simulator with fermions. This is a category of systems prone to rich phenomena such as quantum magnetism, exotic conduction regimes, and many-body entanglement. Primarily a condensed matter topic, such systems are now explored in new settings by quantum simulators such as our experiment. In our case, we produce dilute degenerate gases of fermionic strontium 87 atoms, using laser cooling techniques, and confine them onto a periodic structure created by interfering laser beams: an optical lattice potential. The aim of this thesis is to explore the dynamics of many-body correlations. This ranges from detecting the dynamical evolution of a classical spin ordering up to detecting the growth of purely quantum correlations (entanglement). Also we want to implement dissipative engineering tools on our quantum simulator: laser-induced photoassociation losses, which, in the Fermi Hubbard model, actually are expected to drive the system towards strongly correlated spin states.