Chercheur post-doctoral en thermométrie quantique H/F

Leader dans l’univers de la mesure et des références, jouissant d’une forte notoriété en France et à l’international, le LNE soutient l’innovation industrielle et se positionne comme un acteur important pour une économie plus compétitive et une société plus sûre.

Au carrefour de la science et de l’industrie depuis sa création en 1901, le LNE offre son expertise à l’ensemble des acteurs économiques impliqués dans la qualité et la sécurité des produits.

Pilote de la métrologie française, notre recherche est au cœur de notre mission de service public et constitue un facteur fondamental au soutien de la compétitivité des entreprises.  

Nous avons à cœur de répondre aux exigences des industriels et du monde académique, pour des mesures toujours plus justes, effectuées dans des conditions de plus en plus extrêmes ou sur des sujets innovants tels que les véhicules autonomes, les nanotechnologies ou la fabrication additive.

Contexte

L’un des principaux enjeux actuels en métrologie thermique est de développer les thermomètres primaires pratiques opérationnels sur une large gamme de températures.  Le projet européen JRP PhoQuS-T (Photonic and Quantum Sensors for Practical Integrated Primary Thermometry) a l’objective de développer et de valider un capteur de température primaire innovant utilisant des technologies quantiques. Ce capteur basé sur un nanorésonateur optomécanique est composé d’un cristal photo- et phono-nique formant à la fois un résonateur mécanique et une cavité optique, couplés par interaction optomécanique. Cela permet de sonder le mouvement mécanique (thermique) du résonateur avec la lumière. Les thermomètres basés sur les nanorésonateurs optomécaniques ont le potentiel de surmonter la complexité d’utilisation pratique des thermomètres primaires conventionnels grâce à la possibilité de les intégrer sur puce et grâce à la possibilité de combiner les avantages des différents techniques (absolues (régime quantique) et relative (régime classique)) pour couvrir une large gamme de températures.

Dans ce projet, les travaux seront entrepris en étroite collaboration entre trois laboratoires possédant une expertise dans de multiples domaines. La fabrication des cristaux photoniques et phononiques se fera dans les salles blanches hébergées au Centre de nanosciences et de nanotechnologies C2N (Université Paris-Saclay). Le protocol quantique sera développée en collaboration avec l'équipe Optomécanique et Mesures Quantiques du Laboratoire Kastler Brossel LKB (Sorbonne Université) et enfin le LNE-Cnam développera des méthodes de validation métrologique du thermomètre optomécanique et assurera la traçabilité à l'Échelle Internationale de Température.

Missions 

Au sein du pôle « Températures » du LNE et avec nos partenaires (C2N et LKB), vous contribuerez aux développement dans le domaine de la thermométrie quantique avec les activités suivantes. A partir des premiers résultats obtenus lors du précédent projet JRP 17FUN05 PhotOQuanT, de nouveaux résonateurs optomécaniques 1D et 2D seront développés et testés dans le but de réduire effet d'auto-échauffement. En parallèle, les différents protocoles de lecture seront améliorés ou développés : thermométrie photonique (qui explore le déplacement de fréquence de la résonance optique dû à l’effet thermooptique) ; thermométrie à bruit optomécanique (où le mouvement brownien d'un oscillateur mécanique est sondé par mesure de phase optique) ; et thermométrie à corrélation quantique (qui utilise le bruit quantique de pression de radiation pour calibrer le bruit thermique du résonateur). La caractérisation métrologique des capteurs développés sera effectuée dans des cryostats à faible gradient spécialement conçus et équipés de sondes de température étalonnées afin d'assurer la traçabilité aux références de température existantes.

Vos missions principales sont les suivantes :

Participer à l’ingénierie des résonateurs optomecaniques (design, modélisation, …)

Contribuer à l’ingénierie de l’instrumentation optique (montage optique fibré et l’espace libre), de détection électronique (détection bas bruit, spectrum analyser) et de traitement de signal (FPGA, data transfer pour post-traitement)

Superviser l'installation des nouveaux cryostats (tube pulsé, réfrigérateur à dilution) avec la vérification de performances annoncé par le fournisseur.

Exploiter et caractériser les résonateurs optomécaniques sur la large plage de température (1 K - 300 K) et valider de leurs performances en tant que capteurs de température avec différentes techniques : thermométrie à corrélations quantiques (en dessous de 10 K), thermométrie à bruit optomécanique (1 K – 300 K), thermométrie photonique (50 K – 300 K).

Assurer des actions de reporting notamment vis-à-vis des partenaires européens du consortium du projet, des actions de valorisation des résultats au travers de communications scientifiques et publications.

Vous êtes titulaire d’un diplôme de doctorat (Bac+8) en physique et vous avez acquis l’expérience dans les domaines suivants : optique et photonique, physique quantique, nano-fabrication, cryogénie et traitement de signal. Vous disposez d’un goût affirmé pour les sciences expérimentales, la mesure, l’instrumentation et la recherche technologique et appliquée.

Vous disposez de connaissances sur les systèmes optomécaniques, vous démontrez une expérience en mesures à basse température.

L’expérience sur l’acquisition et le traitement des données sera très appréciée (Python and LabView, FPGA, rapid data transfer/storage pour post traitement)

Vous disposez de capacités d’analyse de résultats et de synthèse. De nature pragmatique, vous faites preuve de rigueur, d’esprit critique, et d’autonomie. Vous appréciez le travail d’équipe.

La maîtrise de l’anglais scientifique est indispensable pour la valorisation des travaux (rédaction d’articles, conférences, réunion…) et à la collaboration avec les partenaires européens du projet.

Des déplacements occasionnels sont à prévoir pour les échanges scientifiques nécessaires à la mission (réunions du projet avec les partenaires européens, conférences internationales, etc.) en Ile de France, France, Europe et International.