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STAGE Cavity-enhanced quantum engineering of light with cold Rydberg atoms
Date de mise à jour de l’offre
Jeunes Equipes de Physique du Collège de France, USR3573 :
La recherche en physique sur le site Marcelin-Berthelot du Collège de France s’inscrit dans la continuité d’une longue tradition, illustrée dans le passé par les laboratoires de Paul Langevin, Frédéric Joliot-Curie, Louis Leprince-Ringuet, Marcel Froissart et Pierre-Gilles de Gennes. L’institut de physique, qui a ouvert en 2014 après une rénovation complète, regroupe actuellement l’activité de recherche des équipes de chaire d’Antoine Georges (Matière condensée) et de Jean Dalibard (Atomes et rayonnement), et celles de plusieurs équipes accueillies. En appui à cette recherche, l’institut de physique comporte également une salle blanche pour la préparation d’échantillons, un atelier de mécanique équipé de machines à commande numérique de précision, et un secrétariat.
Description de la mission
We recently built a new platform for quantum engineering of light, capable to create efficient
interactions between optical photons, tunable in range, strength and dimensionality. To induce
these interactions, we transiently convert the photons into Rydberg polaritons inside a cold gas of
Rb atoms trapped inside a “twisted optical resonator with a controllable geometry. By controlling
the resonator’s and the cloud’s parameters, we can manipulate photons propagating in free space
or confined inside the resonator, and control the dimension and the shape of the space they
explore.
This platform can be used to test the limits of fundamental no-go theorems in quantum logic,
perform quantum measurements impossible with current techniques, and generate non-classical
multi-mode states of free-propagating light. Moreover, it gives us access to a regime where
intracavity photons form a strongly correlated quantum fluid, making this setup is ideally suited for
real-time, single-particle-resolved investigations of topological effects appearing in condensedmatter
systems. Currently, we are benchmarking its performance as a single-photon source.
The M2 internship will aim at gaining control over the collective internal state of the atomic cloud
and use it as a single “super-atom with an enhanced coupling to the cavity. The following steps
will be to produce non-classical “Schrödinger’s cat states of free-propagating light in a
deterministic way. We will then investigate the possibility to implement a deterministic twophoton
logic gate using this platform, before moving towards a multi-photon, multi-mode regime
of strongly correlated quantum photonic fluids. The project is mainly experimental, with a strong
theoretical component.
interactions between optical photons, tunable in range, strength and dimensionality. To induce
these interactions, we transiently convert the photons into Rydberg polaritons inside a cold gas of
Rb atoms trapped inside a “twisted optical resonator with a controllable geometry. By controlling
the resonator’s and the cloud’s parameters, we can manipulate photons propagating in free space
or confined inside the resonator, and control the dimension and the shape of the space they
explore.
This platform can be used to test the limits of fundamental no-go theorems in quantum logic,
perform quantum measurements impossible with current techniques, and generate non-classical
multi-mode states of free-propagating light. Moreover, it gives us access to a regime where
intracavity photons form a strongly correlated quantum fluid, making this setup is ideally suited for
real-time, single-particle-resolved investigations of topological effects appearing in condensedmatter
systems. Currently, we are benchmarking its performance as a single-photon source.
The M2 internship will aim at gaining control over the collective internal state of the atomic cloud
and use it as a single “super-atom with an enhanced coupling to the cavity. The following steps
will be to produce non-classical “Schrödinger’s cat states of free-propagating light in a
deterministic way. We will then investigate the possibility to implement a deterministic twophoton
logic gate using this platform, before moving towards a multi-photon, multi-mode regime
of strongly correlated quantum photonic fluids. The project is mainly experimental, with a strong
theoretical component.
Profil recherché
Master 2
Niveau de qualification requis
Bac + 4/5 et +
Les offres de stage ou de contrat sont définies par les recruteurs eux-mêmes.
En sa qualité d’hébergeur dans le cadre du dispositif des « 100 000 stages », la Région Île-de-France est soumise à un régime de responsabilité atténuée prévu aux articles 6.I.2 et suivants de la loi n°2204-575 du 21 juin 2004 sur la confiance dans l’économie numérique.
La Région Île-de-France ne saurait être tenue responsable du contenu des offres.
Néanmoins, si vous détectez une offre frauduleuse, abusive ou discriminatoire vous pouvez la signaler
en cliquant sur ce lien.
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EmployeurJeunes Equipes de Physique du Collège de France, USR3573
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Secteur d’activité de la structureEnseignement - Formation - Recherche
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Effectif de la structureDe 51 à 250 salariés
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Site internet de la structurehttps://www.college-de-france.fr
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Type de stage ou contratStage pour lycéens et étudiants en formation initiale
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Date prévisionnelle de démarrage
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Durée du stage ou contratPlus de 4 mois et jusqu'à 6 mois
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Le stage est-il rémunéré ?Oui
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Niveau de qualification requis
Bac + 4/5 et + -
Lieu du stageCollège de France, 11 place Marcelin Berthelot, 75
75231 PARIS 5E ARRONDISSEMENT -
Accès et transportsRER B Luxembourg ou St Michel, Metro 4 St Michel Notre Dame, Metro 10 Maubert Mutualité, nombreux bus.