Description du projet
Ingénierie de corrélations quantiques entre les particules hybrides lumière-matière
Les polaritons sont des particules hybrides lumière-matière constituées d’un photon couplé à une excitation de la matière, par exemple une excitation électronique. Étant donné que ces types de particules de lumière-matière combinent les propriétés uniques de leurs composants de lumière et de matière, ils présentent un intérêt dans de nombreux domaines de la recherche fondamentale et appliquée. Les plateformes de matière condensée représentent un excellent moyen d’étudier les interactions lumière-matière quantiques, et les polaritons constituent une plateforme intéressante. Ils sont créés et manipulés en utilisant des cavités optiques (entre deux miroirs) pour manipuler la lumière, et des puits quantiques pour créer et confiner des excitations électroniques (dans ce cas, des excitations dans un semi-conducteur, c’est-à-dire des paires électron-trou liées par l’interaction de Coulomb). Le projet ARQADIA, financé par l’UE, envisage d’exploiter cette plateforme afin d’établir des corrélations quantiques entre les polaritons.
Objectif
Physical systems featuring strong electronic correlations exhibit fascinating phenomena, as exemplified by high-Tc superconductivity, quantum magnetism or fractional quantum Hall physics. Inspired by these effects, new ideas have emerged to harness strongly correlated phases in artificial quantum materials, and use them as a resource for fundamental science and for quantum technology. Promising approaches for producing quantum devices are found in condensed matter platforms: one can indeed benefit from nanofabrication to engineer systems that are compact, versatile, and which can potentially be integrated in large-scale architectures. The main goal of ARQADIA is to engineer and study quantum correlated and topological phases of light using artificial photonic materials that I will fabricate in a solid-state platform. I will use exciton-polaritons in semiconductor microcavities, which are hybrid quasiparticles resulting from strong coupling between cavity photons and quantum well excitons. Polaritons are particularly attractive since they combine the best of two worlds: (i) through their photon component, they can be confined in microstrucutres and manipulated using optical spectroscopy; (ii) through their matter component, interactions between polaritons can be tuned and reinforced. Moreover, polaritons can be detected through the decay of cavity photons, which means that they naturally implement out-of-equilibrium physics and allow addressing fascinating questions related to the interplay between quantum correlations and dissipation. Within ARQADIA, I will tackle the challenge of engineering quantum correlations between polaritons via a technological breakthrough: I will insert active materials featuring strongly interacting excitons in microcavity lattices. I will use these materials to study out-of-equilibrium strongly correlated phases in vastly different regimes: from 1D to 2D, from weakly to strongly interacting and from topologically trivial to non-trivial.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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France