Turbulence des fluides quantiques de lumière dans les micro-cavités semiconductrices – Q-FLIGHTS

Les fluides quantiques sont des systèmes physiques remarquables où les propriétés quantiques émergent à une échelle macroscopique, comme en témoignent la supraconductivité, la superfluidité et la condensation de Bose-Einstein. Lorsqu’ils sont poussés hors de l’équilibre, ces fluides présentent des comportements turbulents. Contrairement aux fluides classiques, les fluides quantiques n’ont pas de viscosité, et leurs vortex, des excitations élémentaires, sont quantifiés. La circulation de phase autour de leur noyau doit être un multiple entier de 2p, ce qui modifie profondément le comportement du système par rapport à la turbulence classique, où les vortex interagissent de manière continue et redistribuent l’énergie à toutes les échelles. Cela soulève des questions sur la manière dont les vortex dans les fluides quantiques se forment, interagissent et se recombinent, ouvrant ainsi le champ de la turbulence quantique. Bien que les interactions des paires de vortex et les cascades d’énergie aient été étudiées, le régime turbulent mésoscopique, où des dizaines de vortex interagissent avec le fluide pour former des structures complexes au moyen de comportements collectifs, reste peu compris. De plus, les mécanismes de transition entre superfluidité et turbulence ne sont pas encore clairs.

Ce projet vise à répondre à ces questions à l’aide d’un superfluide de lumière basé sur des microcavités à semi-conducteurs, un système permettant une étude microscopique détaillée des distributions spatiales des vortex en 2D (mesures de correlations) afin de révéler leurs propriétés statistiques et d'interaction. De plus, en étudiant la transition de la superfluidité à la turbulence lorsque le fluide entre en collision avec un potentiel répulsif en forme d'aile d'avion, nous explorerons l’existence de forces de portance et de traînée dans un superfluide.