Physique de la matière condensée - Antoine Georges

Antoine Georges

Physique de la matière condensée

Année 2024-2025

Fermions froids et simulation quantique

Séminaire - Tarik Yefsah : Quantum Gas Microscopy of Fermions in the Continuum

Tarik Yefsah

École normale supérieure (ENS) - LKB, Paris

Résumé

Quantum gas microscopy is a powerful tool that allows probing dilute quantum matter with single-atom resolution. While this technique was initially developed for the study of lattice and spin chain physics, prominently to explore the Hubbard model and its generalizations, our group has recently introduced its use for continuum systems. In this talk, I will present our recent work on strongly-interacting Fermi gases, and how we can characterize them at previously inaccessible levels of resolution, obtaining direct access to their spatial density and spin correlations up to high order.

Antoine Georges

Physique de la matière condensée

Année 2024-2025

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

03 - Fermions froids et simulation quantique

Il y a une vingtaine d'années naissait un nouveau domaine de recherche aux frontières de l'optique quantique et de la physique de la matière condensée : l'étude de gaz atomiques de fermions froids piégés dans un réseau optique, ouvrant la voie à la « simulation analogique » de systèmes de nombreuses particules quantiques en interaction. Où en est-on aujourd'hui ? Ces dispositifs expérimentaux ont-ils permis d'atteindre les régimes où peuvent être observés des phénomènes collectifs émergents comme le magnétisme ou la supraconductivité ? Comment les performances de la simulation quantique réalisée dans ce contexte se comparent-elles à celles des algorithmes de simulation classique, qui ont eux aussi considérablement progressé ? C'est à ces questions que le cours de cette année, tout en présentant une introduction au domaine, tentera de répondre.

Antoine Georges

Physique de la matière condensée

Année 2024-2025

Fermions froids et simulation quantique

Séminaire - Jean-Philippe Brantut ; Ultra-Cold Fermi Gases with All-to-All Interactions

Jean-Philippe Brantut

EPFL, Lausanne

Résumé

In this talk, I will describe experiments where an ultracold Fermi gas is strongly coupled to light in optical resonators. In such a system, virtual photon exchanges between atoms yield a long-range, all-to-all interaction leading to a number of emergent phenomena. I will describe how it induces charge-density wave ordering, and the observation of this transition in real time and with high spatial resolution. I will also discuss extensions of this physics to photon-pair interactions in a superfluid, and show first evidences for pair-density wave ordering in this case. II will then outline the perspectives open by the convergence of cavity QED with complex quantum matter, in particular the possibility of programming cavity-mediated interactions, and the application of these ideas to quantum simulation of exotic quantum matter such as the SYK model.

Antoine Georges

Physique de la matière condensée

Année 2024-2025

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

02 - Fermions froids et simulation quantique

Il y a une vingtaine d'années naissait un nouveau domaine de recherche aux frontières de l'optique quantique et de la physique de la matière condensée : l'étude de gaz atomiques de fermions froids piégés dans un réseau optique, ouvrant la voie à la « simulation analogique » de systèmes de nombreuses particules quantiques en interaction. Où en est-on aujourd'hui ? Ces dispositifs expérimentaux ont-ils permis d'atteindre les régimes où peuvent être observés des phénomènes collectifs émergents comme le magnétisme ou la supraconductivité ? Comment les performances de la simulation quantique réalisée dans ce contexte se comparent-elles à celles des algorithmes de simulation classique, qui ont eux aussi considérablement progressé ? C'est à ces questions que le cours de cette année, tout en présentant une introduction au domaine, tentera de répondre.

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Physique de la matière condensée

Année 2024-2025

Fermions froids et simulation quantique

Séminaire - Tilman Esslinger ; Quantum Gates with Cold Fermions in Topological Pumps

Tilman Esslinger

ETH Zürich

Résumé

Controlled movement of particles and quantum states is essential for advances in quantum simulation, computation and sensing, as it provides a means to prepare initial states and entangled states of high connectivity. We have used the highly controlled experimental platform of fermionic atoms in optical lattices to study Thouless pumping over long distances and in strongly interacting regimes. We showed how strong interactions shift topological boundaries in a Thouless pump and how entangled singlet pairs can be reversibly split over more than a dozen lattice sites. I will furthermore discuss quantum gates integrated into the topological pumping process. Using cold atoms as quantum simulators of devices, we studied the directed transport of atoms between two connected traps acting as reservoirs. We observed an anomalously high current carrying irreversible entropy through a weak link between two traps, each containing superfluids of fermionic lithium in the strongly interacting regime.

Antoine Georges

Physique de la matière condensée

Année 2024-2025

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

01 - Fermions froids et simulation quantique

Il y a une vingtaine d'années naissait un nouveau domaine de recherche aux frontières de l'optique quantique et de la physique de la matière condensée : l'étude de gaz atomiques de fermions froids piégés dans un réseau optique, ouvrant la voie à la « simulation analogique » de systèmes de nombreuses particules quantiques en interaction. Où en est-on aujourd'hui ? Ces dispositifs expérimentaux ont-ils permis d'atteindre les régimes où peuvent être observés des phénomènes collectifs émergents comme le magnétisme ou la supraconductivité ? Comment les performances de la simulation quantique réalisée dans ce contexte se comparent-elles à celles des algorithmes de simulation classique, qui ont eux aussi considérablement progressé ? C'est à ces questions que le cours de cette année, tout en présentant une introduction au domaine, tentera de répondre.

Antoine Georges

Physique de la matière condensée

Année 2022-2023

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

Séminaire : Ambroise van Roekeghem - Machine Learning Force Fields for Materials Science

Intervenant(s) :

Ambroise van Roekeghem, CEA-LITEN, Grenoble

Antoine Georges

Physique de la matière condensée

Année 2022-2023

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

06 - Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique : Réseaux de neurones, apprentissage et fonctionnelle de densité : applications à la structure électronique

Antoine Georges

Physique de la matière condensée

Année 2022-2023

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

Séminaire : Giulio Biroli - Renormalization Group Theory and Machine Learning

Intervenant(s) :

Giulio Biroli, ENS, Paris

Antoine Georges

Physique de la matière condensée

Année 2022-2023

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

05 - Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique : Représentations des états quantiques fermioniques par réseaux de neurones (2)