Anyons dans les Circuits Quantiques – ANYQUAC

La division entre bosons et fermions est centrale en mécanique quantique. Cependant, cette distinction a été remise en question théoriquement à partir des années 80. En dimension réduite, des particules appelées "anyons" peuvent exister, avec une phase d'échange fractionnaire, intermédiaire entre celles des bosons et des fermions. Très tôt, les théoriciens ont identifié les quasiparticules de l'Effet Hall Quantique Fractionnaire (EHQF) comme étant des anyons, et la statistique fractionnaire de ceux-ci a récemment été établie dans deux expériences pionnières. Cependant, les conditions expérimentales extrêmes dans lesquelles ces états anyoniques émergent rendent leur étude extrêmement difficile, et tout progrès rapide dans leur compréhension ainsi que leur manipulation est donc incertain.

Dans le projet ANYQUAC j'implémenterai une nouvelle approche en construisant des anyons dans le régime d'Effet Hall Quantique Entier (EQHE) avec des outils issus des circuits quantiques, en m'inspirant de propositions théoriques récentes. Alors que le régime EHQF et ses excitations fractionnaires émergent d'interactions Coulombiennes mal contrôlées, ici, la fractionalisation provient de l'énergie de charge d'îlots mésoscopiques, qui corrèle le transport de charge dans les canaux de bords dans le régime de l'EQHE. Ce dernier offre de multiples avantages en comparaison de son cousin fractionnaire: ses ingrédients de base sont décrits par une physique sans interaction, et ses plateaux de conductance sont métrologiquement robustes dans des conditions beaucoup moins extrêmes. La magnitude de l'interaction sera directement donnée par le facteur de remplissage accordable de l'EQHE et l'énergie de charge, ce qui permettra des régimes de fractionalisation inatteignables dans le régime EQHF. En combinant des techniques ultra-sensibles de mesure de conductance et de bruit de grenaille, l'interférométrie électronique et les techniques hautes fréquences, je révèlerai la nature anyonique des excitations du système et caractériserai leur cohérence quantique, et soulignerai les similarités et différences d'avec leurs cousins fractionnaires. Ceci représentera une étape majeure dans l'émergence d'analogues d'optique quantique avec des anyons utilisant des systèmes modèles fortement corrélés et accordables.