STAGE Offre de stage : Far-from-Equilibrium Dynamics in Utracold Quantum Systems

Date de mise à jour de l’offre

Centre de physique théorique Ecole polytéchnique :

Le Centre de Physique Théorique (CPHT) réunit des chercheurs dont les activités couvrent un large spectre de la Physique, tant dans ses aspects fondamentaux qu'appliqués. Le CPHT est une unité mixte de recherche (UMR 7644) du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) et de l’Ecole polytechnique. Au niveau du CNRS, il est rattaché à l’Institut de physique. Il est dirigé par Jean-René Chazottes, directeur de Recherche au CNRS. Le CPHT est implanté sur le site de l’Ecole Polytechnique à Palaiseau LE CPHT regroupe des chercheurs dont l’activité est consacrée à l’élaboration de théories physiques nouvelles dans des directions très variées. On y traite aussi bien des interactions fondamentales, dans le cadre de la chromodynamique quantique ou de la théorie des cordes, que de fusion thermonucléaire contrôlée, autour du projet ITER, en passant par la théorie des systèmes chaotiques, par la modélisation des éruptions solaires,...

Description de la mission

Understanding how a strongly-correlated quantum system evolves when driven out of equilibrium is
presently a central challenge to quantum physics. It would deeply impact our fundamental
understanding of quantum matter and promise fascinating applications to quantum communications.
At the moment, we lack a universal picture and many questions remain open.
In this context, ultracold atoms are particularly interesting for it is now possible to investigate a
variety of far-from-equilibrium properties of these systems thanks to accurate time-dependent
control of the physical parameters [1,2]. In practice, one can prepare the gas in some initial state,
then abruptly change Hamiltonian parameters, and observe the subsequent dynamics. Whether the
system will evolve towards thermal equilibrium or a more complicated stationary state remains
largely an open question. One dimensional systems are particularly fascinating when they are
integrable and are thus unable to reach thermal equilibrium. Fortunately, the peculiarities of onedimensional (1D) systems make them amenable to a variety of powerful analytical [3] and
numerical techniques [4,5].
The aim of the internship and thesis will be to theoretically investigate the propagation of
information in 1D quantum system. We will study the behavior of correlations and entanglement in
the limit of strong interactions, relevant to the modern experiments on ultracold atoms. Following
previous studies of us [6-8], we will focus on novel situations where known theorems break down,
for instance in the presence of long-range interactions, which are relevant to experiments on
molecular condensates or ion systems for instance. These fundamental issues will be addressed
from a theoretical point of view, using the most modern N-body approaches, both analytical and
numerical, for instance using Matrix Product States approaches.
[1] J. Eisert, M. Friesdorf & C. Gogolin, Nature Phys. 11, 124-130 (2015).
[2] S. Trotzky et al., Nat. Phys. 8, 325–330 (2012).
[3] T. Giamarchi. Quantum Physics in One Dimension (Carendon press, Oxford, 2004).
[4] F. Verstraete & J. I. Cirac, Phys. Rev. Lett. 104, 190405 (2010).
[5] G. Carleo, L. Cevolani, L. Sanchez-Palencia & M. Holzmann, Phys. Rev. X 7, 031016 (2017).
[6] L. Cevolani, G. Carleo, and L. Sanchez-Palencia, Phys. Rev. A 92, 041603(R) (2015).
[7] L. Cevolani, G. Carleo, and L. Sanchez-Palencia, New J. Phys. 18, 093002 (2016)
[8] L. Cevolani et al., Phys. Rev. B 98, 024302 (2018)

Profil recherché

M2 physique

Niveau de qualification requis

Bac + 4/5 et +
  • Employeur
    Centre de physique théorique Ecole polytéchnique
  • Secteur d’activité de la structure
    Enseignement - Formation - Recherche
  • Effectif de la structure
    De 21 à 50 salariés
  • Site internet de la structure
    https://www.cpht.polytechnique.fr
  • Type de stage ou contrat
    Stage pour lycéens et étudiants en formation initiale
  • Date prévisionnelle de démarrage
  • Durée du stage ou contrat
    Plus de 4 mois et jusqu'à 6 mois
  • Le stage est-il rémunéré ?
    Oui
  • Niveau de qualification requis

    Bac + 4/5 et +
  • Lieu du stage
    CPHT Ecole Polytechnique
    91128 PALAISEAU
  • Accès et transports
    rer B puis bus 91 06