Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieure et de la Recherche. Créé en 1939 et dirigé par des scientifiques, il a pour mission de faire progresser la connaissance et être utile à la société dans le respect des règles d’éthique, de déontologie et d’intégrité scientifique.

Sujet de thèse :
Comme pour un atome isolé, le mouvement d’un résonateur mécanique massif de taille mésoscopique peut présenter un comportement quantique lorsqu’il est refroidi à des températures ultra-basses. L'étude des états quantiques du mouvement d'un tel système présente un intérêt à la fois fondamental et pratique : pour tester la mécanique quantique dans des systèmes allant au-delà des ensembles de quelques particules, ainsi que son interaction avec la gravitation ; mais aussi dans la détection de forces, ou en tant qu'interface lumière-matière pour le développement de réseaux de communication quantiques, en particulier pour le stockage et la transduction de l'information quantique.
Les résonateurs mécaniques tel que les disques de rayons micrométriques fabriqués par notre équipe confinent également des modes optiques qui interagissent fortement avec le mouvement. Par conséquent, la lumière permet de modeler l’état quantique de mouvement d’un tel objet lorsqu’il est préparé près de son état fondamental (le « vide phononique ») en ajoutant ou en retirant des phonons un par un ; elle permet également de caractériser les états obtenus.

Cette thèse de doctorat a pour objectif de mettre en œuvre le contrôle quantique multipartite, l’intrication et la superposition dans des systèmes composés de plusieurs de ces résonateurs optomécaniques, soit couplés de façon évanescente, soit disposés selon une configuration interférométrique. Ces travaux porteront en particulier sur la génération d’états GHZ à intrication maximale, importants dans les protocoles d’informatique quantique, ou d’états N00N, intéressants pour la détection avec une sensibilité inférieure à la limite quantique standard et offrant la possibilité d’explorer le concept d’influence non locale en mécanique quantique.
Contexte :
Le laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques (MPQ) est une unité mixte de recherche du CNRS et de l’Université Paris Cité, situé dans le 13è arrondissement de Paris et composée d’environ 120 personnes. Le laboratoire est spécialisé dans l’étude des phénomènes quantiques, des matériaux quantiques, et dans le développement de dispositifs quantiques innovants.
L’équipe LIght and MEchanics (LIME, https://mpq.u-paris.fr/lime/) étudie les interactions entre la lumière et les résonateurs mécaniques de taille miniature (micro ou nanomécaniques). L’équipe aborde à la fois des questions fondamentales (le comportement quantique des systèmes mécaniques, les phénomènes de décohérence à l’échelle mésoscopique), et des applications, notamment dans le domaine des capteurs, optiques comme mécaniques. Grâce à une forte culture en nanotechnologies, LIME s’aventure sur des terrains multidisciplinaires touchant les semiconducteurs, la fluidique, la biophysique, ou encore le développement de nouveaux types de microscopes.
Au sein de cette équipe, le/la doctorant.e intégrera l’activité d’optomécanique quantique dans les mi
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Le Centre national de la recherche scientifique est l’une des plus importantes institutions publiques au monde : 34 000 femmes et hommes (plus de 1 000 laboratoires et 200 métiers), en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Depuis plus de 80 ans, y sont développées des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international. Le lien étroit que le CNRS tisse entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait de lui un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde. Le partenariat qui le lie avec les entreprises est le socle de sa politique de valorisation et les start-ups issues de ses laboratoires (près de 100 chaque année) témoignent du potentiel économique de ses travaux de recherche.

Contraintes et risques :
Le travail sera principalement focalisé sur des expériences d’optique (à basse puissance) menées à ultra-basse température (en environnement cryogénique). Un travail en salle blanche est également prévu. Cette plateforme de 150m² dispose de tous les équipements nécessaires pour réaliser des micro-nano-dispositifs : lithographie optique et électronique, gravure humide et sèche, dépôt de couches minces, caractérisation.
Déplacements prévus à l’occasion de conférences pour présenter les résultats de recherche obtenus.