Anti Bunching des Photons émis par un QPC – AnPhoTEQ

Le projet présenté vise à contribuer au rapprochement de l'optique quantique et de la physique des conducteurs quantiquement cohérents. Plus précisément, nous étudierons les propriétés statistiques des photons émis par le bruit de grenaille d'un conducteur quantiquement cohérent polarisée par une tension continue. On appelle bruit de grenaille les fluctuations de courant découlant de la granularité des porteurs de charge et du caractère probabiliste de leur transmission au travers du conducteur quantique. Ces fluctuations de courant conduisent à l'émission de photons. En raison du caractère fermionique des électrons, elles sont sous-Poissoniennes, alors que les photons ont une tendance naturelle au bunching. On peut donc se demander s'il est possible d'imprimer le caractère sous-Poissonnien des électrons aux photons émis, aboutissant à un rayonnement non classique, à partir d'un concept radicalement différent de ceux développés en physique atomique. Selon une prédiction spectaculaire de Beenakker et Schomerus, ce transfert du caractère sous-Poissonien des fluctuations de courant aux photons est possible, pourvu qu'on utilise un conducteur quantique monomode et que la tension soit trop faible pour permettre l'émission de deux photons par un électron. Nous nous proposons de valider expérimentalement cette prédiction. Dans la pratique, nous utiliserons un point contact quantique, obtenu dans un gaz bidimensionnel d'électrons comme lame séparatrice pour les électrons, et mesurerons les fluctuations de la puissance émise dans le domaine GHz. Le programme expérimental repose sur des techniques déjà développées par notre groupe, couplées à des méthodes innovantes permettant d'augmenter l'efficacité de la détection des photons. Ces méthodes ouvrent de nouvelles perspectives dans l'étude expérimentale des conducteurs quantiquement cohérents, dont certaines seront explorées au cours du projet. Nous étudierons notamment les conséquences du couplage à l'environnement électromagnétique en mesurant les effets du blocage de Coulomb dynamique sur le bruit de grenaille d'un point contact quantique, mesuré à haute fréquence. Nous profiterons aussi de la meilleure sensibilité aux fluctuations de courant à haute fréquence pour mesurer le bruit de charge d'un QPC, reflétant les fluctuations du temps passé par les électrons dans la région du diffuseur.