Dynamique d'un gaz de bosons ultra-froids ...
Type de document :
Thèse
Titre :
Dynamique d'un gaz de bosons ultra-froids dans un milieu désordonné : Effets des interactions sur la localisation et sur la transition d'Anderson
Titre en anglais :
Dynamics of ultracold interacting bosons in disordered lattices: Effects of interactions on Anderson localization and transition
Auteur(s) :
Vermersch, Benoît [Auteur]
Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules - UMR 8523 [PhLAM]
Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules - UMR 8523 [PhLAM]
Directeur(s) de thèse :
Jean Claude Garreau
Date de soutenance :
2013-09-23
Président du jury :
Jean Dalibard (examinateur)
Stephan de Bièvre (examinateur)
Dominique Delande (examinateur)
Jean Claude Garreau (directeur de thèse)
David Guéry-Odelin (rapporteur)
Laurent Sanchez-Palencia (rapporteur)
Stephan de Bièvre (examinateur)
Dominique Delande (examinateur)
Jean Claude Garreau (directeur de thèse)
David Guéry-Odelin (rapporteur)
Laurent Sanchez-Palencia (rapporteur)
Membre(s) du jury :
Jean Dalibard (examinateur)
Stephan de Bièvre (examinateur)
Dominique Delande (examinateur)
Jean Claude Garreau (directeur de thèse)
David Guéry-Odelin (rapporteur)
Laurent Sanchez-Palencia (rapporteur)
Stephan de Bièvre (examinateur)
Dominique Delande (examinateur)
Jean Claude Garreau (directeur de thèse)
David Guéry-Odelin (rapporteur)
Laurent Sanchez-Palencia (rapporteur)
Organisme de délivrance :
Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I
École doctorale :
Sciences de la Matière, du Rayonnement et de l'Environnement
Mot(s)-clé(s) :
Systèmes désordonnés
Condensats de Bose-Einstein
Dynamique Quantique et non-linéarité
Localisation d'Anderson
Transition d'Anderson
Atomes froids
Rotateur pulsé
Chaos quantique
Condensats de Bose-Einstein
Dynamique Quantique et non-linéarité
Localisation d'Anderson
Transition d'Anderson
Atomes froids
Rotateur pulsé
Chaos quantique
Discipline(s) HAL :
Physique [physics]/Physique Quantique [quant-ph]
Physique [physics]/Matière Condensée [cond-mat]/Gaz Quantiques [cond-mat.quant-gas]
Physique [physics]/Matière Condensée [cond-mat]/Systèmes désordonnés et réseaux de neurones [cond-mat.dis-nn]
Science non linéaire [physics]/Dynamique Chaotique [nlin.CD]
Physique [physics]/Matière Condensée [cond-mat]/Gaz Quantiques [cond-mat.quant-gas]
Physique [physics]/Matière Condensée [cond-mat]/Systèmes désordonnés et réseaux de neurones [cond-mat.dis-nn]
Science non linéaire [physics]/Dynamique Chaotique [nlin.CD]
Résumé :
En présence de désordre, la diffusion des particules peut être complètement annihilée, don- nant lieu à la fameuse localisation d'Anderson. En dimension trois, une transition de phase sépare une telle phase isolante du ...
Lire la suite >En présence de désordre, la diffusion des particules peut être complètement annihilée, don- nant lieu à la fameuse localisation d'Anderson. En dimension trois, une transition de phase sépare une telle phase isolante du régime diffusif. À partir de différentes approches théo- riques et numériques, cette thèse a pour objectif de déterminer l'effet des interactions entre particules sur la localisation d'Anderson et sur la transition d'Anderson, dans le contexte expérimental des condensats de Bose-Einstein. Dans le cas unidimensionnel, la compétition entre désordre et interaction induit l'existence de trois régimes dynamiques dont les caracté- ristiques sont étudiées grâce à une approche spectrale. En nous appuyant sur le modèle du rotateur frappé quasi-périodique, nous caractérisons l'émergence du régime sub-diffusif qui tend à remplacer le régime localisé dans le cas tridimensionnel. Nous étudions également la dynamique des excitations du système et démontrons l'universalité de la transition d'An- derson vis-à-vis des quasi-particules de Bogoliubov. Dans l'objectif d'étudier la validité de l'équation de Gross-Pitaevskii, nous nous sommes enfin intéressés à une nouvelle approche, la méthode de la troncature d'Husimi. Celle-ci nous permet d'envisager une étude de la compétition entre désordre et interaction enrichie par la prise en compte du bruit quantique.Lire moins >
Lire la suite >En présence de désordre, la diffusion des particules peut être complètement annihilée, don- nant lieu à la fameuse localisation d'Anderson. En dimension trois, une transition de phase sépare une telle phase isolante du régime diffusif. À partir de différentes approches théo- riques et numériques, cette thèse a pour objectif de déterminer l'effet des interactions entre particules sur la localisation d'Anderson et sur la transition d'Anderson, dans le contexte expérimental des condensats de Bose-Einstein. Dans le cas unidimensionnel, la compétition entre désordre et interaction induit l'existence de trois régimes dynamiques dont les caracté- ristiques sont étudiées grâce à une approche spectrale. En nous appuyant sur le modèle du rotateur frappé quasi-périodique, nous caractérisons l'émergence du régime sub-diffusif qui tend à remplacer le régime localisé dans le cas tridimensionnel. Nous étudions également la dynamique des excitations du système et démontrons l'universalité de la transition d'An- derson vis-à-vis des quasi-particules de Bogoliubov. Dans l'objectif d'étudier la validité de l'équation de Gross-Pitaevskii, nous nous sommes enfin intéressés à une nouvelle approche, la méthode de la troncature d'Husimi. Celle-ci nous permet d'envisager une étude de la compétition entre désordre et interaction enrichie par la prise en compte du bruit quantique.Lire moins >
Résumé en anglais : [en]
In a disordered potential, the diffusive transport of non-interacting particles can be inhib- ited, a phenomenon known as Anderson localization. In three dimensions, there exists a quantum phase-transition between localized ...
Lire la suite >In a disordered potential, the diffusive transport of non-interacting particles can be inhib- ited, a phenomenon known as Anderson localization. In three dimensions, there exists a quantum phase-transition between localized (insulator) and diffusive (metal) dynamics. A long-standing question is the effect of interactions on such dynamics. The goal of this thesis is to investigate this problem theoretically and numerically in the experimental framework of Bose-Einstein condensates. In one dimension, the interplay between disorder and in- teractions leads to the existence of three regimes which are characterized with a spectral approach. In three dimensions, using a "quantum simulator" of the 3D Anderson model, we show the emergence of sub-diffusion in lieu of Anderson localization. Considering the excitations of the system in the very weakly interacting regime, we also demonstrate that the concept of universality of the Anderson transition also applies to Bogoliubov quasi-particles. Finally, we show the relevance of a new method, the Truncated Husimi method, in order to take into account the effect of quantum noise on interacting disordered systems.Lire moins >
Lire la suite >In a disordered potential, the diffusive transport of non-interacting particles can be inhib- ited, a phenomenon known as Anderson localization. In three dimensions, there exists a quantum phase-transition between localized (insulator) and diffusive (metal) dynamics. A long-standing question is the effect of interactions on such dynamics. The goal of this thesis is to investigate this problem theoretically and numerically in the experimental framework of Bose-Einstein condensates. In one dimension, the interplay between disorder and in- teractions leads to the existence of three regimes which are characterized with a spectral approach. In three dimensions, using a "quantum simulator" of the 3D Anderson model, we show the emergence of sub-diffusion in lieu of Anderson localization. Considering the excitations of the system in the very weakly interacting regime, we also demonstrate that the concept of universality of the Anderson transition also applies to Bogoliubov quasi-particles. Finally, we show the relevance of a new method, the Truncated Husimi method, in order to take into account the effect of quantum noise on interacting disordered systems.Lire moins >
Langue :
Français
Source :
Fichiers
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