L’équipe Optoélectronique Quantique du LPCNO, à l'INSA Toulouse, démarre une nouvelle activité expérimentale visant à explorer des états exotiques (orbitales géantes, dites “de Rydberg”) de paires électron-trou (excitons) dans un semi-conducteur à large gap [1-2]. Tout comme les atomes de Rydberg, les excitons de Rydberg ont des propriété remarquables telle que des tailles mésoscopique et des interactions géantes à longue portée. Ce sont donc des candidats de choix pour les technologies quantiques « solid-state », c’est à dire réalisées dans une structure solide semiconductrice. Nous étudions en particulier les possibilités que ces états offrent pour l’optique quantique non-linéaire [3], en vue de développer un nouveau type de capteur quantique.
Le but de cette thèse expérimentale est d’utiliser une méthode pompe-sonde à deux couleurs pour explorer les interactions dipolaire géantes entre différents états de Rydberg. Ceci permettra par la suite de développer des protocoles de détection. Nous disposons de systèmes lasers avancés (UV, Visible, IR) et d’appareils de mesure perfectionnés (résolution temporelle <1 ps), permettant sonder divers états avec une grande précision.
Le/la candidat(e) devra avoir des bases solides en physique fondamentale. Une spécialité matière condensée et/ou physique atomique et/ou optique non-linéaire sera un plus.
Cette thèse de 3 ans, dont le financement est déjà assuré (ANR), pourra commencer par un stage dès le printemps 2023.
Lieu : Laboratoire de Physique et Chimie des Nano-objets (LPCNO), Institut National des Sciences Appliquées (INSA), 135 avenue de Rangueil, TOULOUSE
Date de démarrage : Printemps/été/automne 2023
Contacts : Thomas Boulier (thomas.boulier@phys.ens.fr), Xavier Marie (marie@insa-toulouse.fr)
[1] T. Kazimierczuk, et al. "Giant Rydberg excitons in the copper oxide Cu2O." Nature 514.7522 (2014): 343-347.
[2] M. Aßmann, and M. Bayer. "Semiconductor Rydberg Physics." Advanced Quantum Technologies 3.11 (2020):
1900134.
[3] C. Morin, et al. "Self-Kerr Effect across the Yellow Rydberg Series of Excitons in Cu2O." Physical Review Letters
129.13 (2022): 137401.