À : Amphitéatre Jules Horowitz Centre CEA Saclay D306 / Porte Est, 91190 Saclay , à 13:30

Cette thèse étudie l’influence de l’hydrogène sur la plasticité des métaux cubiques centrés (CC), en particulier le tungstène. À basse température, la déformation de ces métaux repose sur le mouvement des dislocations vis $\frac{1}{2}\langle 111 \rangle$. Des calculs DFT montrent que l’hydrogène se ségrège fortement dans les deux configurations de cœur (facile et difficile) avec des énergies similaires. Des modèles d’Ising et des simulations de dynamique moléculaire avec un potentiel Machine Learning confirment cette ségrégation. De nouveaux calculs DFT révèlent aussi une forte affinité de l’hydrogène pour les lacunes, limitant sa disponibilité sur les dislocations. La mobilité des dislocations présente deux régimes : un blocage ou une accélération par rapport au tungstène pur selon la température-contrainte-concentration nominale en H. Étendue à d’autres métaux CC, l’étude montre que les interactions H-défauts sont faibles dans le groupe 5, fortes dans le groupe 6 et dans le fer.

À : Ecole Polytechnique, Route de Saclay 91128 PALAISEAU Cedex, Amphi Becquerel , à 15:00

À : Campus Jussieu, 4 Place Jussieu, Paris 5ème, Salle à déterminer

This thesis focuses on the creation and manipulation of Non-Gaussian states to test emerging heterogeneous quantum networks. These networks connect multiple physical platforms via optical communication, requiring various optical encoding strategies. We develop criteria to evaluate the quality of different encodings and benchmark tools for reliable information transfer. Using high-quality optical parametric oscillators and heralding via superconducting nanowire single-photon detectors, we create two optical encodings: one representing a two-level system and the other a harmonic oscillator. The two-level system involves photon-number superpositions, while the harmonic oscillator encoding is based on optical Schrödinger cat states. We demonstrate that these encodings can be entangled, making them suitable for use in network protocols. We improve the fidelity and projectivity of all-optical linear Bell-state measurements by combining single-photon detection with field quadrature selection. Additionally, we propose a criterion to evaluate the Non-Gaussianity of quantum coherences and apply it to two experimental two-level systems. Lastly, we explore the potential for generating error-correctable Non-Gaussian states. This work supports the use of multiple encodings in quantum networks and enhances methods for state creation and measurement in optical quantum communication systems.

À : Amphithéâtre Jules Horowitz - INSTN, Centre CEA Saclay D306 / Porte Est, 91190 Saclay , à 13:30

À : Jussieu Amphi 45A , à 13:45

Turbulence is a phenomenon that appears everywhere in nature, from oceans to galaxies. In quantum fluids, it takes the form of tiny vortices that interact with each other. These vortices can annihilate, rotate together, or give rise to new structures. Our experiment allows us to observe these dynamics using fluids of light, created by sending a laser through an atomic vapor. This produces a two-dimensional quantum fluid that is fully controllable and observable. With this platform, we explore how vortices behave, from highly turbulent situations with many vortices down to simpler cases with only a few. This lets us observe rare phenomena such as localized solitons, leapfrogging vortex pairs, or defects that move on their own. This work opens a new path toward understanding turbulence and out-of-equilibrium behavior in quantum systems.

À : Librairie LUMEN, 8 Av. des Sciences, 91190 Gif-sur-Yvette , à 14:00

La compréhension usuelle de l’interaction solide-liquide est que ce sont des effets de proche surface qui prédominent, plus loin, les deux media sont indépendants. Au cours des dernières décennies, il fut prouvé expérimentalement que les liquides proches de surfaces adhérentes, dites hydrophiles, se comportent comme des solides, indiquant un caractère vibrationnel à long portée. Est-ce que ces vibrations interagissent avec celles du solide? Cette thèse examine cette interaction là par le biais de méthodes expérimentales précises (rayons-X et diffusion neutronique dans de grands instruments). Nous montrons l’impact sur les vibrations à longue portée dans le solide lorsque le liquide est en écoulement sur la surface. Nous avons donc mis en évidence un nouveau type d’interaction, que nous interprétons comme indicative de l’état vibrationnel du liquide de type solide et de son couplage avec le solide alimenté par l’écoulement.

À : Campus Jussieu, 4 Place Jussieu, 57005, Amphi 25 , à 10:00

Quantum fluids of light are based on the mathematical mapping between the Gross- Pitaevskii equation, which describes weakly interacting Bose-Einstein condensates, and the propaga- tion of a laser through a nonlinear Kerr medium. In our case, the medium inducing the effective photon-photon interactions is a hot rubidium vapor. We can then study superfluidity, and more generally Bose gas physics, in a photonic system. This thesis pushes this platform to the realization of a two-component quantum fluid of light. We show that the two circular polarizations of light follow coupled Gross-Pitaevskii equations, and can therefore be considered as the two components of a binary Bose gas. We characterize the intra- and inter-component interactions and demonstrate the realization of a two-component fluid of light in the miscible and in the non-miscible regime. In the miscible regime, we proceed to the measurement of the elementary density and spin excitations, and reconstruct the characteristic two-branch dispersion of a superfluid mixture. In the non-miscible regime, we initiate the fluid into an homogeneous mixture to study the spontaneous separation of the two components into domains, also called coarsening dynamics. We numerically and theoretically model this phenomenon, which exhibits universal scaling dynamics, and obtain experimental results at short evolution time. To finish, we also experimentally show that the non-miscible binary fluid is a promising platform to study hydrodynamic instabilities at the interface of the two components, like the Rayleigh-Taylor and Kelvin-Helmholtz instabilities.

À : C2N Amphitheatre, 10 Boulevard Thomas Gobert, 91120 Palaiseau, France , à 14:00

This thesis explores two topics at the intersection of nanophotonics, nonlinear dynamics, and neuromorphic engineering using integrated photonic and optomechanical crystal cavities. In the first part, we investigate the synchronization of two self-pulsing photonic crystal nanocavities. Starting from the design, fabrication, and full characterization of a single self-pulsing cavity, we then study both unidirectional and bidirectional synchronization regimes. Rich dynamical phenomena are revealed, including multi-frequency locking, phase slips, and asynchronous states, all backed by detailed experiments and simulations. In the second part, we turn to the spiking (all-or-none) dynamics of an electro-optomechanical crystal cavity. By combining optical and electrical control of the mechanical resonance, we achieve the spiking behavior, the manipulation of the spiking threshold, temporal summation, and refractory period—key ingredients of biological neuron-like behavior. Experimental results are in good agreement with our theoretical and numerical predictions.

À : Amphithéâtre Blandin 1 rue Nicolas Appert, Bât. 510 91405 Orsay Cedex , à 13:30

Le composé minéral herbertsmithite, avec son réseau kagome frustré (fait de triangles à coins partagés), est l’archétype du candidat pour la physique des liquides de spin. Malgré de fortes interactions antiferromagnétiques, il ne s’ordonne pas magnétiquement jusqu’aux plus basses températures étudiées et des signes d’excitations non conventionnelles –fractionnelles- ont été observés par diffusion de neutron. La nature exact de son état fondamental de liquide de spin reste une une question en suspens et fortement débattue. En plus de ce matériau emblématique, toujours étudié en particulier à Orsay et Sherbrooke, de nouveaux composés sont en cours de synthèse avec différentes perturbations par rapport au réseau kagome parfait. Nous nous proposons d’étudier l’Yttrium-kapellasite, proche de l’herbertsmithite, mais qui présente un model de réseau kagome magnétique anisotropique encore inexploré. De grands monocristaux de ce matériau sont disponibles (Coll. P. Puphal, Stuttgart). Une autre facette du projet est dédiée à l’étude de certains oxydes de molybdène qui présentent un réseau kagome "respirant", fait de triangles de deux tailles différentes. Le ratio des interactions dans chaque sorte de triangles devrait nous éclairer sur la nature des états fondamentaux dans ces systèmes. Nous nous proposons d’étudier ces nouveaux états grâce à deux techniques complémentaires : la résonance magnétique nucléaire (RMN) afin d’extraire les susceptibilités magnétiques statiques et dynamiques de ces systèmes complexes, et les mesures ultrasonores pour révéler des transitions de phase discrètes via le couplage magnéto-élastique.

À : Amphithéâtre Talairach Centre CEA Paris-Saclay/Neurospin Bâtiment 145 Allée des Neurosciences, Saint-Aubin, France RD306 – 91191 Gif-sur-Yvette​​​​ , à 14:00

La réduction des émissions de gaz à effet de serre représente un enjeu majeur de notre époque. Dans le secteur des transports, la diminution de la masse des structures est un levier essentiel de cette réduction. Dans cette optique, il est nécessaire de développer des matériaux plus légers sans compromettre leurs propriétés mécaniques (élasticité, plasticité et résistance à la fracture). Le développement rapide des techniques de fabrication additive ouvre de nouvelles voies dans la réalisation de matériaux ultralégers. C’est notamment le cas des matériaux microtreillis, constitués de poutres ou tubes encastrés dont l’arrangement géométrique (architecture) conduit à de nouvelles propriétés. Ces métamatériaux mécaniques, combinant une porosité élevée et une rigidité plusieurs ordres de grandeur supérieure à celle des matériaux traditionnels de densité équivalente, ouvrent la voie à des espaces de propriétés jusqu’alors inexplorés. Si les premières générations de ces matériaux étaient périodiques, des travaux récents ont démontré l’intérêt des architectures aléatoires pour optimiser leurs performances et garantir leur isotropie mécanique. Cette thèse s’inscrit dans cette dynamique en explorant des méthodes pour améliorer la limite élastique en compression et la résistance à la rupture. L’approche est principalement numérique. Elle s’articule en deux parties. Dans la première partie, nous explorons le potentiel de microtreillis 2D et 3D d’architectures fractales. Nous verrons comment il est possible de concevoir celles-ci pour moduler spatialement taille et forme des poutres individuelles de manière statistiquement isotrope et invariante d’échelle. Nous verrons ensuite quel est l’impact sur le comportement élastique et la limite élastique des métamatériaux mécaniques ainsi générés. Nous montrerons en particulier qu’il est ainsi possible, dans certains cas, d’obtenir une relation linéaire entre la limite élastique et la densité relative des matériaux, en lieu et place de la relation quadratique observée traditionnellement. La seconde partie se concentre sur les propriétés de métacomposites nacre-inspirés. L’architecture de ces microtreillis a la particularité de présenter des zones fortement connectées, rigides, identifiées aux renforts d’un composite, et des zones faiblement connectées, molles, analogues à la matrice des matériaux composites. Nous présentons tout d’abord comment concevoir de tels matériaux. Nous verrons ensuite comment la modulation des tailles et proportions des zones dures et molles permet d’obtenir des propriétés élastiques à la demande dans ces métacomposites. Enfin, nous explorerons l’effet de renforcement sur la résistance à la fracture en tension induit dans ces métamatériaux.