Équipe
Cold atoms for many-body physics and metrology

Laboratoire

Laboratoire de Physique des Lasers

UMR 7538
Université Sorbonne Paris Nord - Institut Galilée
99, avenue Jean-Baptiste Clément, 93 430 VILLETANEUSE

Responsable

Martin ROBERT-DE-SAINT-VINCENT

Membres permanents

  • Bruno LABURTHE-TOLRA

  • Benjamin PASQUIOU

  • Paolo PEDRI

  • Martin ROBERT-DE-SAINT-VINCENT

Scientific activity

We perform experiments in the field of ultra-cold atoms, in order to study quantum many-body issues at the frontier of condensed matter physics, quantum optics, and metrology.

Our first experiment uses ultracold strontium gases to study quantum magnetism with large spin (9/2) fermionic particles, with an original SU(N) symmetry that reflects the invariance of interactions by any spin rotation. We are investigating the use of the narrow lines to manipulate and probe the spin degrees of freedom, in both dissipative and coherent schemes, exploiting the extraordinary sensitivity afforded by metrology tools.

In our second experiment, we intend to make use of the collective phenomenon called super-radiance to create a source of light with ultrastable frequency and a linewidth even below that of individual emitters. This « superradiant laser » relies on a continuous beam of strontium atoms passing through an optical cavity. If successful, this light source may be used as an active clock in the optical domain.

© Y. Pargoire, LPL

Équipe
Hybrid quantum circuits

Laboratoire

Laboratoire de Physique de l'ENS

24 rue Lhomond,
75005 Paris

Responsable

Takis KONTOS

Membres permanents

  • Takis KONTOS

Activité scientifique

Équipe
Théorie

Laboratoire

Laboratoire des matériaux et phénomènes quantiques

10 Rue Alice Domon et Léonie Duquet,
75013 Paris

Responsable

Cristiano CIUTI

Membres permanents

  • Cristiano CIUTI

Activité scientifique

Équipe
QITE Théorie

Laboratoire

Laboratoire des matériaux et phénomènes quantiques

10 Rue Alice Domon et Léonie Duquet,
75013 Paris

Responsable

Pérola MILMAN

Membres permanents

  • Arne KELLER

  • Pérola MILMAN

Activité scientifique

Activité en optique quantique théorique, en particulier, travail sur l’utilisation des outils en information quantique pour décrire les propriétés et resources quantiques du champ électromagnétique. Développement de techniques théoriques originales et lien fort avec l’expérience, en particulier, avec l’équipe Qite-Photonics au Laboratoire MPQ. Développement de protocoles et des expériences liées à l’utilisation de la fréquence de photons uniques comme variable continue, avec des applications dans le calcul quantique, correction d’erreurs et métrologie. Développement d’une description du champ électromagnétique respectant les règles de superséléction en nombre de photons permettant d’extraire les ressources informationnelles du champ.

Équipe
Auto-organisation de nanostructures et STM

Laboratoire

Laboratoire des matériaux et phénomènes quantiques

10 Rue Alice Domon et Léonie Duquet,
75013 Paris

Responsable

Jérôme LAGOUTE

Membres permanents

  • Jérôme LAGOUTE

Activité scientifique

Équipe
Systèmes quantiques complexes

Laboratoire

Laboratoire Kastler Brossel

Sorbonne Université, Tour 13/23, 2e étage,
4 place Jussieu 75005 Paris

Responsable

Nicolas CHERRORET

Membres permanents

  • Nicolas CHERRORET

Activité scientifique

Équipe
Théorie de la matière quantique hors équilibre

Laboratoire

Jeunes Equipes de l'Institut de Physique du Collège de France

Responsable

Marco SCHIRO

Membres permanents

Activité scientifique

Équipe
Diamond enabled materials and sensors (DIADEMS)

Laboratoire

Laboratoire lumière, matériaux, interfaces

UMR 9024
ENS Paris-Saclay
4 avenue des sciences
91190, Gif-sur-Yvette

Responsable

Jean-François ROCH

Membres permanents

  • Jean-François ROCH

  • Martin SCHMIDT

  • Nicolas VERNIER

  • Marie-Pierre ADAM

  • Julien VANEECLOO

Activité scientifique

Les activités de Diadems sont liées à l’utilisation des défauts ponctuels du diamant comme capteurs quantiques. Cette activité porte principalement l’application des centres NV azote-lacune à des cas d’usage. Les propriétés quantiques du centre NV étant conservées à très haute pression, nous avons intégré les centres NV sur la pointe d’une enclume diamant, ce qui permet d’explorer les propriétés magnétiques et supraconductrices des matériaux à l’intérieur d’une cellule à enclumes de diamant.

Nous collaborons activement avec l’équipe de Thierry Debuisschert à Thales R&T (Palaiseau) et avec le groupe « Hautes pressions statiques » dirigé par Paul Loubeyre au CEA-DAM (Bruyères-le-Châtel). Diadems coordonne également le projet equipex+ e-Diamant (2021-2027) dont l’objectif est de faire de la France un fournisseur mondial de diamant pour les technologies quantiques. Ce projet implique 11 partenaires dont 6 sont en Île-de-France.

© Jean-François ROCH, 12/06/2024

Figure : Cellule à enclumes de diamant avec les centres NV dans l’enclume de gauche.
Les propriétés quantiques des centres NV, qui ont conduit à une myriade d’applications, sont conservées à haute pression permettant ainsi d’observer l’effet Meissner d’un supraconducteur sous pression

Équipe
Haute mobilité pour les dispositifs quantiques (2DEG)

Laboratoire

Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies

UMR9001
10 boulevard Thomas Gobert, 91120, Palaiseau.

Responsable

Ulf GENNSER

Membres permanents

  • Ulf GENNSER

  • Antonella CAVANNA

Activité scientifique

Cette activité de recherche est centrée sur la croissance épitaxiale de gaz d’électrons bidimensionnels (2DEGs) à base de GaAs pour l’étude des propriétés de transport électronique. Dans ces gaz bidimensionnels, le libre parcours moyen des électrons à basse température peut atteindre plusieurs dizaines de micromètres et la phase quantique peut être préservée jusqu’à un quart de millimètre. Ils constituent donc le « cheval de bataille » suprême de la physique mésoscopique, où nous essayons de comprendre la convergence entre le transport électronique et les propriétés de la mécanique quantique. Un grand nombre de projets de technologies quantiques reposent sur des gaz d’électrons bidimensionnels (2DEG) obtenus par MBE.

© Yong Jin, 2022

Figure : Bâti MBE pour les 2DEGs GaAs/AlGaAs.

Équipe
MATHERIALS

Laboratoire

Laboratoire CERMICS

Équipe commune à Inria Paris & Ecole des Ponts
6 & 8 avenue Blaise Pascal,
77455 Champs sur Marne,
FRANCE

Responsable

Claude LE BRIS

Membres permanents

  • Eric CANCES

  • Virginie EHRLACHER

  • Claude LE BRIS

  • Gabriel STOLTZ

Activité scientifique

L’équipe possède principalement des compétences en mathématiques appliquées (au sens large: modélisation dans les sciences de l’ingénieur, analyse mathématique des modèles, conception et analyse numérique de méthodes de discrétisation et d’algorithmes pour la simulation de ces modèles).

En termes de champs applicatifs, l’activité de recherche s’articule autour de la modélisation et de la simulation numérique des systèmes moléculaires et des matériaux à toutes les échelles. Une partie significative concerne l’échelle quantique, avec des actions autour des méthodes numériques et algorithmiques pour déterminer la structure électronique de molécules ou de matériaux (Axe 2 « Simulateurs quantiques » du DIM QuanTIP), et autour de la simulation des systèmes quantiques susceptibles de réaliser des portes logiques quantiques (intersection de l’axe 2 de l’axe 1 « dispositifs physiques » pour le « Calcul et informatique quantiques » du DIM QuanTIP). Dans ces deux directions, l’équipe a de nombreuses collaborations avec des équipes des disciplines des sciences physiques. Elle a aussi, par exemple, des collaborations établies avec le projet Inria Quantic, déjà membre du DIM, et une collaboration naissance avec l’équipe Calcul Quantique de l’ONERA, également membre du DIM.

Figure : L’équipe utilise méthodes mathématiques et café pour simuler la matière à l’échelle quantique…
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