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

Proposition de stage 2008-2009
MASTER 2ème année

 

Laboratoire : Laboratoire de Physique des Solides

Adresse : Bâtiment 510, Centre Scientifique d’Orsay, 91405 Orsay Cedex Directeur du laboratoire : Jean-Paul Pouget

Responsables du stage : Julien Gabelli et Bertrand Reulet Téléphone : 01 69 15 53 65 e-mail : gabelli@lps.u-psud.fr reulet@lps.u-psud.fr

 

Titre du sujet proposé :

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 Imes 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 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).