Le spin

HAN LI LIAN, Dong Ping Tian

By introducing the Dzyaloshinsky–Moriya (DM) interaction, the Loschmidt Echo (LE) of a quantum system consisting of a central spin and its surrounding environment characterized by an XY spin chain was investigated. The analytical expression of the LE was obtained. The effects of magnetic field, DM interaction, spin chain size, and anisotropy parameter on the evolution behavior of the LE were discussed numerically. At the critical points of magnetic field, the LE presents an obvious decay following with local oscillation. The decaying and oscillation behavior of the LE can be tuned by the intensity of the DM interaction. With increasing the spin chain size, the decaying amplitude is increased and the following oscillation behavior vanishes for the spin chain with larger size. The effect of the anisotropy parameter on the LE presents different properties at both sides of the knee point. The effect of the DM interaction on the decay of the LE is also related to the value of anisotropy parameter.

Cola Debrot

Marcus Elstner

P. Jamonneau

A l’heure des mégadonnées, du traitement et de l’échange d’informations de masse, le développement de nouvelles technologies liées à l’information est un défi important de notre société. Pour répondre à ce besoin grandissant, le monde de l’infiniment petit régi par les lois de la physique quantique offre d’importantes possibilités de développement technologique. Cette thèse s’inscrit dans le contexte de l’émergence des nouvelles technologies quantiques basées sur l’utilisation d’atomes artificiels. Nous nous sommes particulièrement intéressés aux possibilités offertes par les spins nucléaires uniques dans le diamant. Le début de ce mémoire de thèse vise à introduire les propriétés du défaut NV du diamant dont le spin électronique peut être utilisé pour détecter les spins nucléaires présents dans la matrice de diamant. Le caractère anisotrope de l’interaction hyperfine entre le spin électronique du centre NV et les spins nucléaires de 13C sera exploité pour initialiser l’état de ces spins nucléaires en tirant profit d’un anti-croisement de niveau. La structure particulière des niveaux d’énergie de ce système de spins à l’anti-croisement de niveaux nous permettra de revisiter le phénomène de piégeage cohérent de population avec un spin nucléaire unique à température ambiante. Enfin, en vue des applications technologiques de ce système, nous présenterons la mise en place d’une expérience de détection micro-onde du spin électronique associé au défaut NV permettant de s’affranchir de l’illumination optique qui représente la source principale de décohérence de l’état quantique des spins nucléaires. Les résultats obtenus dans cette thèse, relatifs au contrôle des systèmes de spins dans le diamant, s’inscrivent dans la perspective de développement des systèmes quantiques hybrides. Ainsi, l’association des longs temps de cohérence des spins nucléaires aux performances de calcul des bits quantiques supraconducteurs est une voie prometteuse de développement des technologies quantiques de l’information.

Jean-Louis Destouches

En partant d'hypotheses tres générales on est conduit a caractériser un corpuscule par un anneau d''opérateurs (anneau fondamental). Le spin étant défini comme le complément à ajouter à l'opérateur moment cinétique pour obtenir un opérateur intégrale première, on obtient pour les opérateurs spin un système de relations d'où sont déduites certaines formules. Cherchant une méthode pour caractériser les corpuscules élémentaires, on est amené à distinguer divers degrés au moyen de la simplicité par rapport aux opérateurs de l'anneau fondamental. D'où la définition de corpuscules à spin simple. On démontre alors que les corpuscules à spin simple sont au plus de trois types (et au moins de deux) : 1° ceux à spin -1, 0, + 1 ; 2° ceux à spin — 1 /2, 0, + 1 /2 ; 3° ceux à spin — 1 /2, + 1 /2. Sur ces corpuscules quatre théorèmes sont démontrés concernant leur spin ; le premier établit que l'équation d'ondes de tout corpuscule est du premier ordre et linéaire. Le second qu'un corpuscule est défini par son anneau fondamental et que le spin ne peut être identiquement nul. Le troisième que les corpuscules à spin simple sont au plus de trois types, le quatrième que les opérateurs spin satisfont à certaines relations. Enfin ces résultats sont appliqués aux divers corpuscules, en particulier à l'électron lourd (mésoton).

Ray LaPierre