Matiere Quantique Hors Equilibre: de la Theorie a la Simulation Quantique – NonEQuMat

La physique des syste`mes quantiques hors d'e´quilibre et a` plusieurs particules sous-tend le comportement d'importantes plateformes e´mergentes pour la simulation quantique, allant des atomes ultra-froids dans des re´seaux optiques, aux matrices de Rydberg aux cavite´s QED a` circuits couple´s. Une meilleure compre´hension et un meilleur contro^le de la dynamique quantique sous l’effet de l’entrai^nement et de la dissipation ne´cessitent une recherche fondamentale et il est tre`s probable de jouer un ro^le cle´ dans le de´veloppement des futures technologies quantiques.

Le but de ce projet est d’aborder les questions théoriques et les modèles pertinents pour les expériences actuelles et à venir de simulation quantique de la matière quantique hors d’équilibre, en se concentrant sur les plateformes impliquant des systèmes de Fermi et de Bose pilotés en forte interaction, ainsi que des chaînes de spin quantiques.

Le projet tirera parti de l’expertise unique en matière de dynamique quantique de nombreux corps du chercheur principal qui a obtenu d’importants résultats préliminaires dans ce domaine, tels que décrits dans la proposition, ainsi que de l’excellent environnement de recherche fourni par l’Institut de Physique du College de France, où une activité considérable est en cours avec diverses plates-formes de simulation quantique.

Les principaux aspects conceptuels du projet qui le distinguent sont les suivants: (i) la proposition de simulation quantique de une phase superfluide de "eta-pairing" induit par l’entraînement dans le modèle de Fermi Hubbard, une phase exotique de la matière qui ne peut être réalisée en équilibre thermique (ii)
l'étude des transitions de phase quantique dissipative et des phases de cristaux quantiques dans le temps avec des réseaux CircuitQED,
iii) La mise en place d'une activité théorique sur la dynamique quantique dans les simulateurs quantiques de Rydberg qui peut être stratégique compte tenu de la position émergente actuelle de la France dans ce domaine sur le plan expérimental.

Sur le plan méthodologique, le projet utilisera un certain nombre de techniques de pointe développées au cours des dernières années par le chercheur principal (notamment la théorie du champ moyen dynamique hors équilibre, la méthode variationnelle en fonction du temps pour la dynamique quantique, la méthode de l'équation du flux) et qui seront étendus dans différentes directions, comme indiqué dans la proposition.