Suite au financement du projet QUANTUM2DTMD en 2023, les équipes impliquées du MPQ, LSI et CdF ont récemment publié un article dans Nature.

Tingwen GUO
Jules SUEIRO
Gian Marcello ANDOLINA
Artem LEVCHUK
Stefano PONZONI
Romain GRASSET
Donald MONTHE

Ian AUPIAIS
Dmitri DAINEKA
Javier BRIATICO
Thales VAG DE OLIVEIRA
Alexey PONOMARYOV
Atiqa ARSHAD
Arjun KARIMBANA-KANDY

Gulloo LAL PRAJAPATI
Igor ILYAKOV
Jean-Christoph DEINERT
Sebastian F. MAEHRLEIN
Luca PERFETTI
Marco SCHIRO
Yannis LAPLACE

Les cristaux photoniques spatiaux (SPC) constituent des structures uniques pour les interactions lumière-matière, car ils permettent d’obtenir un contraste diélectrique important et spatialement périodique à l’échelle des longueurs d’onde. Leurs équivalents temporels, les cristaux photoniques temporels (PTC), promettent des avancées similaires en modulant périodiquement les propriétés optiques dans le temps, mais nécessitent une modulation forte et ultra-rapide, difficile à obtenir expérimentalement. Les métamatériaux excités ont été considérés comme une voie pour réaliser des PTC, mais les mises en œuvre entièrement optiques sont restées inconnues en raison de la difficulté à obtenir une modulation à des échelles de temps aussi courtes. Nous démontrons ici la réalisation entièrement optique d’un cristal de temps photonique, obtenue à l’aide d’un métamatériau à cavité de plasmons de surface fonctionnant à des fréquences térahertz. Nous démontrons une excitation périodique forte (proche de l’unité) et cohérente (inférieure à un cycle optique) du métamatériau plasmonique, rendue possible par la modulation dynamique induite par le champ de l’énergie cinétique des porteurs et d’une masse effective atteignant jusqu’à 80 % de leur masse au repos. Nos mesures spectroscopiques montrent une transition vers le régime PTC médiée par un point exceptionnel, au niveau duquel deux modes propres optiques excités par Floquet fusionnent. Dans le régime PTC, il est démontré que le gain émergent réduit les pertes plasmoniques de plus de 50 %, et nous prévoyons que l’émission laser plasmonique soit à la portée de l’expérimentation. Ces résultats établissent une plateforme robuste pour la photonique dans le domaine temporel au sein des systèmes plasmoniques.

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L’équipe Hélium sur réseau du LCF a récemment publié un article dans Nature.

Maxime ALLEMAND
Géraud DUPUY
Paul PAQUIEZ
Nicolas DUPUIS

Adam RANCON
Tommaso ROSCILDE
Thomas CHALOPIN
David CLEMENT

Les transitions de phase du second ordre se caractérisent par une mise à l’échelle critique et l’universalité. Le comportement singulier des grandeurs thermodynamiques au niveau de la transition, en particulier, est déterminé par les exposants critiques de la classe d’universalité de la transition. Cependant, les propriétés critiques sont également caractérisées par la distribution de probabilité du paramètre d’ordre au cours de la transition, dans laquelle on s’attend à observer des statistiques non gaussiennes, mais qui reste largement inexplorée.

Dans cet article, en utilisant une détection résolue au niveau d’un atome unique dans l’espace des impulsions, nous mesurons la distribution de probabilité complète de l’amplitude du paramètre d’ordre au cours d’une transition de phase continue dans un gaz de Bose en réseau interactif. Nous constatons que les fluctuations sont décrites par un potentiel effectif — reconstitué à partir de la distribution de probabilité mesurée par analogie avec la théorie de Landau — présentant un minimum non trivial dans la phase superfluide (ordonnée), qui s’annule au point de transition. De plus, nous observons des statistiques non gaussiennes du paramètre d’ordre à proximité de la transition, caractérisées par des cumulants d’ordre élevé non nuls subissant des changements de signe brusques. Nous montrons numériquement que ces changements de signe des cumulants obéissent à une mise à l’échelle critique dans les systèmes homogènes, et que leur comportement expérimental n’est pas reproduit par les modèles classiques, alors qu’il est repris par un modèle quantique à basse température. Nos résultats soulignent le rôle crucial des statistiques du paramètre d’ordre dans l’étude des phénomènes critiques et de l’universalité.

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