Collège de France
Chaire Atomes et rayonnement, Jean Dalibard
Cours 2018
La matière topologique et son exploration avec les gaz quantiques
Amphithéâtre Marguerite de Navarre ou Halbwachs, 11 place Marcelin Berthelot, Paris 5ème
Les mercredis du 2 mai au 6 juin, cours à 9h30 et séminaire à 11h15Notes de cours complètes (155 pages, 8 Mo)
Ensemble des diapositives (221 pages, 23 Mo)
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Comment classifier les états de la matière ? Au-delà des considérations usuelles fondées sur les symétries géométriques, l’application de concepts issus de la topologie conduit actuellement à des développements fascinants. Initialement proposés pour aborder certains problèmes de l’état solide comme l’effet Hall quantique, ces concepts irriguent désormais les domaines de la physique atomique et de l’optique.
La matière topologique se caractérise par des propriétés spécifiques robustes, qui subsistent quand on modifie (modérément) les paramètres du système ou quand on lui ajoute du désordre. Les matériaux topologiques peuvent par exemple présenter une conductance quantifiée ou des états de bords se propageant sans pertes ; ils sont ainsi à l’origine de dispositifs nouveaux, notamment en photonique.
Le cours de cette année s’attachera à établir les bases de ce nouveau champ de recherche pour le cas de particules ou d’ondes en mouvement dans un environnement spatialement périodique. Partant de la notion de phase géométrique (ou phase de Berry), nous aborderons successivement des problèmes à une, puis à deux dimensions. Nous illustrerons nos résultats par une série d’expériences récentes, menées avec des gaz d’atomes froids ou avec des photons.
Mercredi 2 mai
Cours 1. De la phase de Berry à la topologie d'une bande d'énergie notes de cours diapos
Séminaire 1. Photoionization dynamics on the attosecond time scale diapos
Anne L'Huillier, Université de Lund, Suède
Mercredi 9 mai
Cours 2. Topologie à une dimension : du modèle SSH aux modes de Majorana notes de cours diapos
Séminaire 2. Building quantum systems from scratch diapos
Tilman Esslinger, ETH Zurich, Suisse
Mercredi 16 mai
Cours 3. Les pompes adiabatiques notes de cours diapos
Séminaire 3. Entanglement creation and characterization in a trapped-ion quantum simulator diapos
Christian Roos, IQOQUI, Innsbruck, Académie des Sciences d'Autriche
Mercredi 23 mai
Cours 4. Topologie et courbure de Berry dans un réseau 2D notes de cours diapos
Séminaire 4. Des composants pour générer et manipuler les photons un par un
Pascale Senellart-Mardon, Centre pour les Nanosciences et les Nanotechnologies, CNRS, Marcoussis
Mercredi 30 mai
Cours 5. Bandes topologiques et états de bord notes de cours diapos
Séminaire 5. La mission spatiale MICROSCOPE pour le test du principe d'équivalence diapos
Gilles Métris, Observatoire de la Côe d’Azur, Valbonne
Mercredi 6 juin
Cours 6. Le modèle de Harper-Hofstadter: l'effet Hall retrouvé notes de cours diapos
Séminaire 6. Sonder les milieux opaques avec la lumière : de l’imagerie aux études fondamentales diapos
Sylvain Gigan, Laboratoire Kastler Brossel, Paris