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Sujet de stage / Master 2 Internship

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Manipulation micro-ondes des charge fractionaires (anyons) de l'effet Hall quantique

Spécialité : PHYSIQUE / Physique de la matière condensée

Contact : GLATTLI Christian,
e-Mail : christian.glattli@cea.fr,   Tel : +33 1 69 08 72 43/74 75
Laboratoire : SPEC/GNE

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Durée du stage : 0-4 mois
Date limite de constitution de dossier : 29/05/2020

Résumé :
Des récents progrès (Science 2019) ont démontré la manipulation micro-onde des anyons de charge e/3 ou e/5 dans le régime d’effet Hall fractionnaire. Le stage portera sur le contrôle d’anyons individuels générés à la demande sous forme de lévitons (Nature 2013). Une telle source unique d’anyons permettrait d’étudier leur statistique ni fermion, ni boson.

Sujet détaillé :
Dans certains états quantique de la matière, le courant peut être transporté par des porteurs de charges ayant une fraction e* de la charge élémentaire. C'est notamment le cas de l'Effet Hall quantique fractionnaire (EHQF), une phase quantique topologique ordonnée, qui se produit pour des systèmes électroniques bidimensionnels à basse température et soumis à un fort champ magnétique perpendiculaire. Quand le nombre de quantum de flux en unité h/e est une fraction du nombre d'électrons, le courant se propage le long des bords de l'échantillon sans dissipation. Les porteurs de charges impliqués dans le transport portent une charge fractionnaire e/3, e/5, e/7, etc., … suivant les conditions. Ces excitations fractionnaires sont prédites obéir à une statistique quantique différente des fermions ou des bosons, mais appelée anyonique. Cependant l’observation de statistique anyonique reste à faire. Nous proposons une méthode originale basée sur la manipulation d’anyons par des micro-ondes comme récemment démontrés par le groupe (Science 2019). L’idée est de réaliser une source d’anyon unique à la demande analogue à la source de lévitons développée par le groupe pour des électrons (Nature 2013, Nature 2014). Combinant 2 sources permettrait de réaliser des interférence quantique à deux anyons et de révéler leur statistique anyonique.
Durant le stage, l'étudiant participera à sur la mise au point de cette source anyonique pour des anyons de charge e/3 et e/5 basée sur la génération de pulses micro-ondes Lorentziens et sa caractérisation par des mesures de bruit quantique électronique.

[1] A Josephson relation for fractionnally charged anyons, M. Kapfer, P. Roulleau, I. Farrer, D. Ritchie and D. C. Glattli ( SCIENCE (2019) https://doi.org/10.1126/science.aau3539 )

[2] Minimal-excitation states for electron quantum optics using levitons, J. Dubois, T. Jullien, F. Portier, P. Roche, A. Cavanna, Y. Jin, W. Wegscheider, P. Roulleau and D. C. Glattli, NATURE 502, 659-663 (2013)

[3] Quantum tomography of an electron, T. Jullien, P. Roulleau, B. Roche, A. Cavanna, Y. Jin and D. C. Glattli, Nature 514, 603–607 ( 2014)



Techniques utilisées au cours du stage :
Radiofréquences micro-ondes, cryogénie, nano-fabrication

Mots clés : Physique mésoscopique, information quantique, conducteurs quantiques, nanoélectronique

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