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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)
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 +
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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EmployeurCentre de physique théorique Ecole polytéchnique
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Secteur d’activité de la structureEnseignement - Formation - Recherche
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Effectif de la structureDe 21 à 50 salariés
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Site internet de la structurehttps://www.cpht.polytechnique.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 stageCPHT Ecole Polytechnique
91128 PALAISEAU -
Accès et transportsrer B puis bus 91 06