Mise en forme de la lumière pour le contrôle quantique des gaz ultrafroids // Shaping Light for Quantum Control of Ultracold Gases

De récentes percées dans le domaine des potentiels optiques modulés dans le temps, utilisant la lumière laser pour 'peindre' des pièges dynamiques, ont permis un contrôle spectaculaire des ensembles d'atomes froids. Ces avancées sont essentielles pour préparer les interféromètres atomiques de la prochaine génération, des outils essentiels aux mesures de précision. Ce projet de doctorat théorique explore l'extension de ces techniques de condensats de Bose-Einstein à une seule espèce à des mélanges quantiques binaires dans des fontaines atomiques de grande taille.

Dans le cadre d'une collaboration internationale bien établie entre l'Université Paris-Saclay (France) et l'Université de Hanovre (Allemagne), où fonctionne une fontaine atomique unique de 10 mètres de hauteur, la recherche portera sur la mise en forme dynamique des interactions atomiques et la collimation précise des ondes de matière afin d'obtenir des énergies d'expansion de l'ordre du pico-Kelvin. Des simulations avancées permettront de développer des schémas de lentille d'ondes de matière en temps réel et d'optimiser l'ingénierie des impulsions laser pour une interférométrie atomique robuste et efficace.
Combinant les sciences de la lumière et l'ingénierie quantique, ce travail contribue à la physique fondamentale et aux technologies quantiques avancées, tout en offrant un environnement de recherche international.

En conclusion, ce projet de doctorat est fermement ancré dans le vaste thème des sciences de la lumière, se concentrant sur l'exploration théorique de la façon dont la lumière laser peut être exploitée pour manipuler et contrôler les systèmes quantiques. Grâce à une modélisation avancée des potentiels optiques et de la mise en forme des impulsions laser, la recherche vise à approfondir notre compréhension des mesures de précision et de l'ingénierie quantique.

Pour plus de détails, veuillez consulter le fichier PDF joint.
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Recent breakthroughs in time-averaged optical potentials, using laser light to 'paint' dynamic traps, have enabled revolutionary control of cold atomic ensembles. These advancements are key for preparing next-generation atom interferometers, critical tools for precision measurements. This theoretical PhD project explores extending these techniques from single-species Bose-Einstein condensates to binary quantum mixtures in large-scale atomic fountains.

Within a well-established international collaboration between Paris-Saclay University (France) and Hannover University (Germany), where a unique 10-meter atomic fountain operates, the research will tackle dynamic tuning of atomic interactions and precision matter-wave collimation to achieve pico-Kelvin expansion energies. Advanced simulations will develop 'on-the-fly' matter-wave lensing schemes and optimize laser pulse engineering for robust and efficient atomic interferometry. Combining light sciences and quantum engineering, this work contributes to fundamental physics and advanced quantum technologies while offering an international research environment.

To conclude, this PhD project is firmly rooted in the broad theme of light sciences, focusing on the theoretical exploration of how laser light can be harnessed to manipulate and control quantum systems. Through advanced modeling of optical potentials and laser pulse shaping, the research aims to deepen our understanding of precision measurements and quantum engineering.

For more details, please see the attached PDF file.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Programme COFUND LIGHTinPARIS

Université Paris-Saclay GS Physique

572 Ondes et Matière

Le candidat recherché devra disposer d'un Master de Physique et démontrer un intérêt avéré pour une activité de recherche de nature théorique en physique fondamentale.
Candidates should have a Master's degree in Physics and a proven interest in theoretical research in fundamental physics.