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Accueil du site > Mesure des fluctuations quantiques du courant dans une jonction tunnel : une étude pour la détection de signaux quantiques

PROPOSITION DE SUJET DE THESE
Années 2009-2012

Nom Laboratoire : Laboratoire de Physique des Solides

Code d’identification CNRS : UMR8502

Nom des responsables de la thèse : Julien Gabelli et Bertrand Reulet

Téléphone : 01 69 15 53 65 e-mail : gabelli@lps.u-psud.fr, reulet@lps.u-psud.fr

Lieu de la thèse : Batiment 510, Centre Universitaire, 91405 ORSAY

 

TITRE : Mesure des fluctuations quantiques du courant dans une jonction tunnel : une étude pour la détection de signaux quantiques

 

Projet scientifique :

L’une des thématiques développée dans l’équipe NS2 concerne l’étude des fluctuations de courant dans des conducteurs mésoscopiques. A l’échelle mésoscopique, les effets liés à la cohérence de phase des ondes électroniques et à la statistique quantique des électrons ne peuvent plus être ignorés. Bien que la description théorique des phénomènes observés fasse intervenir l’opérateur courant Î, l’expérience consiste le plus souvent à mesurer un courant classique Imes dont la valeur et donnée par un appareil de mesure macroscopique. Il paraît alors naturel d’observer que le courant mesurer est égal à la moyenne du courant quantique sur les états électroniques considérés. Il en est de même pour la mesure des fluctuations de courant Imes2 dans la limite des fréquences nulles et on écrit alors :

Cette correspondance entre grandeur classique et grandeur quantique, si elle est naturelle, n’est cependant pas évidente. Elle trouve son origine dans le principe de conservation de la charge (tout électron traversant le système quantique est mesuré par l’ampèremètre) et il en est tout autrement dans le cas d’une mesure effectuée à fréquence finie. L’une des problématiques abordées par l’équipe est la mesure des fluctuations de courant dans le régime quantique, i.e. le régime pour lequel l’énergie par mode est supérieure à l’énergie de polarisation du conducteur : .Ces questions sont reliées aux problèmes de la photo-détection en optique quantique et, plus généralement, à celui de l’amplification d’un signal électronique quantique faisant le pont entre la statistique des photons émis par le conducteur et la statistique des courants le traversant.

Le stage de M2 proposé consistera en la mise en œuvre d’une expérience permettant la mesure des moments d’ordre supérieurs des fluctuations de courant dans le conducteur mésoscopique le plus simple qui soit : la jonction tunnel. Les diverses techniques expérimentales abordées iront du traitement du signal hyperfréquence (GHz) à la détection de celui-ci en passant par l’utilisation de techniques cryogéniques standards (basse et très basse températures).

Ce stage peut, a priori, être suivi d’une thèse dont le sujet porterait sur les études des fluctuations de courant dans les conducteurs quantiques. Le financement de cette thèse nécessitera la constitution d’un projet de thèse pour la demande d’une allocation de recherche ministérielle.