Courants, amers écueils en microphysique : directions in microphysics

Jean-Louis Destouches

Paul K. Feyerabend

Philippe Février

« Sauver les phenomenes » est et reste le but fondamental de toute recherche scientifique. Sous sa forme cartesienne classique, ce but a ete poursuivi avec succes en physique ou theories et experiences ont progressivement abouti a un pouvoir previsionnel de plus en plus pousse. Ceci jusqu'a ce que ces developpements debouchent sur une situation inattendue, leur objet manifestant des proprietes qui semblaient etranges et incomprehensibles dans le cadre de la pensee classique. Deja, des la fin du siecle dernier, les travaux de mathematiciens tels que H. Poincare, J. Hadamard, P. Painleve, J. Boussinesq, J. Chazy1 mettaient en evidence la possibilite formelle d'une indetermination dans l'evolution d'un systeme mecanique. Plus tard, en microphysique, on rencontrait un indeterminisme essentiel qu'aucun resultat decisif n'a encore pu actuellement eliminer de la mecanique quantique. D'autre part, l'impossibilite theorique d'analyser certains resultats de mesures en microphysique est a rapprocher de l'impossibilite experimentale qui interdit d'augmenter indefiniment la precision de toute mesure. On peut essayer de mettre en evidence ces proprietes si contraires aux conceptions auxquelles nous avait habitues la science classique,

H. Fröhlich

Redouane Zamoum

Dans cette thèse nous avons étudié les fluctuations de courant, l'admittance quantique ainsi que la densité d'états pour un nano système en interaction. Dans la première partie de la thèse, nous avons étudié les fluctuations de courant et l'admittance pour un conducteur unidimensionnel, en décrivant le système par un liquide de Tomonaga-Luttinger. Les techniques de bosonisation et de refermionisation permettent d'avoir des résultats exacts. Ces résultats sont appliqués à un conducteur cohérent couplé à un quantum de résistance, et aux états de bord dans le régime de l'effet Hall quantique fractionnaire. Dans le cas d'un conducteur cohérent, le bruit non symétrisé à fréquence finie exhibe un profil différent de celui de la théorie de la diffusion, et la conductance à fréquence finie est directement liée au courant. Dans le cas des états de bord, nous avons établi une relation entre les corrélations de courant et l'admittance dans certaines limites. En particulier, les singularités qui apparaissent dans les corrélations de courant sont celles de l'admittance. Dans la deuxième partie, nous avons étudié un fil quantique connecté à deux réservoirs représentés par deux impuretés. Le système est décrit par un liquide de Tomonaga-Luttinger. Nous avons établi et résolu l'équation de Dyson pour la fonction de Green retardée. Ce qui permet de calculer la densité d'états pour un fil quantique homogène puis inhomogène. Dans le cas d'un paramètre d'interaction homogène, l'effet des impuretés modifie le profil de la densité d'états. Dans le cas d'un paramètre d'interaction inhomogène, le calcul de la densité d'états est plus difficile et une approche numérique est indispensable.

Benjamin Roussel

Les expériences de physique quantique ont atteint un niveau de contrôle permettant de préparer avec précision l'état quantique de nombreux systèmes physiques. Cela a mené à la naissance de l'optique quantique électronique, un sujet émergent qui vise à préparer, manipuler et caractériser l'état de courants électriques contenant quelques excitations électroniques se propageant dans un conducteur quantique ballistique. Ceci est un défi conséquent qui se heurte à la difficulté de caractériser un état quantique à N corps.Le sujet de cette thèse sera le développement de méthodes de traitement du signal quantique permettant d'accéder à une connaissance partielle d'un tel état pour des courants électriques quantiques. Une première méthode consiste à les analyser à nombre d'excitations fixé au travers des cohérences électroniques. Pour cela, nous élaborons une analyse de la cohérence à un électron en termes d'atomes de signaux électroniques. En combinant cela au protocole de tomographie par interférometrie HOM, nous présentons la première autopsie, fonction d'onde par fonction d'onde, d'un courant électrique quantique.Une autre approche consiste à examiner des indicateurs sondant directement l'état à N corps. Nous étudions le rayonnement émis par un conducteur quantique ainsi que la décohérence électronique d'une excitation à un électron. Ensuite nous analysons la distribution de probabilité de la chaleur dissipée par un système quantique mésoscopique. Dans ce cadre, nous développons une théorie de l'effet Joule en régime quantique et à explorons comment celle-ci pourrait permettre de sonder l'état à N corps