Description du projet
Étudier les processus stochastiques et les phénomènes à plusieurs corps en physique à l’aide de simulateurs de polaritons analogiques
Les polaritons de cavité, un mélange entre la lumière et les excitations électroniques de la matière, sont obtenus en piégeant à la fois la lumière et les électrons dans de petites cavités. Lorsque ces cavités sont assemblées en réseaux, les polaritons présentent des propriétés physiques complexes. Le projet ANAPOLIS, financé par l’UE, se propose d’utiliser les réseaux de polaritons pour explorer trois problèmes majeurs de la physique moderne: les phénomènes de fluctuation de phase dans les condensats de polaritons, la topologie non linéaire et le magnétisme quantique. ANAPOLIS ouvre la voie à la simulation d’une grande classe de systèmes soumis à un entraînement et à une dissipation externes. Les résultats du projet fourniront des occasions uniques d’aborder les phénomènes stochastiques, la physique non linéaire et la physique à plusieurs corps dans un contexte entraîné-dissipatif.
Objectif
Many physical systems in nature must be described using a huge number of coupled degrees of freedom. Treating these problems on a classical computer leads to computation times growing exponentially with the system size. Analog simulators are well-controlled systems to which a complex problem can be mapped, and from which the physics can be experimentally readout.
Here, we want to develop powerful analog simulators based on semiconductor cavity polaritons, light-matter quasi-particles that have appeared as a versatile platform to explore the physics of bosonic open systems. Using the fine control we now have in polariton lattices, ANAPOLIS opens the door to the simulation of a large class of systems subject to external drive and dissipation, a regime hardly explored in other platforms. Out-of-equilibrium condensation, giant Kerr non-linearity, optical driving of steady-states are the ingredients we will use in ANAPOLIS to explore three scientific objectives:
1.We will study phase fluctuations in polariton condensates and map the system to the Kardar-Parisi-Zhang equation, which describes many dynamical nonlinear systems. In 2D, solving this equation is a challenge raising open questions that no experimental platform has addressed so far.
2.We will resonantly drive polariton lattices with elaborate phase patterns to simulate the physics of charged particles in a magnetic field. Optically inducing complex valued hoppings, we will tailor topological properties for the Bogoliubov excitations, and explore non-linear physics on top of a topological superfluid.
3.We will use cavity lattices under quadratic drive to emulate the physics of the quantum transverse Ising model in a driven-dissipative context. We will use this simulator to find the steady state of the system and explore quantum magnetism and dissipative phase transitions.
ANAPOLIS will provide unique opportunities to address stochastic phenomena, nonlinear and many body physics in a driven-dissipative context.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thème(s)
Régime de financement
ERC - Support for frontier research (ERC)Institution d’accueil
75794 Paris
France