Excitations électroniques dans des nano-objets unidimensionels : description ab initio et connection avec l’intrication quantique // Electronic excitations in unidimensional nano-objects: an ab initio description and connection with quantum entanglemen

La compréhension des propriétés électroniques des électrons de valence dans les nano-objets est à la fois d’un intérêt fondamental et essentielle pour la conception de nouveaux dispositifs optoélectroniques. Dans ces systèmes, le confinement des électrons en basse dimensionnalité leur confère des propriétés exceptionnelles.
Ces propriétés sont liées aux caractéristiques fondamentales de la matière et aux fluctuations quantiques associées. Récemment, l’intrication quantique et l’information quantique de Fisher ont été directement mises en relation avec des propriétés spectroscopiques. Part ailleurs, ces propriétés spectroscopiques sont accessibles par des expériences, telles que l’absorption, la photoémission et la diffusion inélastique des rayons X.
Récemment, nous avons montré que le formalisme largement utilisé pour étudier les nano-objets isolés n’était pas adapté, et que les propriétés optiques qui en avaient été déduites en étaient affectées. Nous avons mis en évidence, théoriquement et expérimentalement, que dans les objets bidimensionnels la réponse optique contenait, en plus de la contribution transverse, une résonance de type plasmon, correspondant à une réponse longitudinale. Le rôle de l’interface s’est révélé déterminant. Le projet que nous proposons cette année consiste à reconsidérer les propriétés optiques des objets unidimensionnels.
Une fois la méthodologie établie pour décrire la fonction diélectrique macroscopique en 1D, nous explorerons ses liens avec l’intrication quantique et l’information quantique de Fisher, qui n’ont encore jamais été évaluées pour des systèmes à basse dimensionnalité.

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Understanding the electronic properties of valence electrons in nano-objects is not only of fundamental interest but also essential for the design of next-generation optoelectronic devices. In such systems, electron confinement in low-dimensional structures gives rise to unique properties.
These properties are inherently linked to fundamental characteristics of matter and the associated quantum fluctuations. More recently, concepts such as quantum entanglement and Fisher quantum information have been connected to spectroscopic properties. On the other hand, these spectroscopic properties can be probed through experimental techniques, including absorption, photoemission, and inelastic X-ray scattering.
Recently, we demonstrated that the widely used formalism to study isolated nano-objects was not adapted, and that it affected the calculated optical properties. We evidenced, theoretically and experimentally, that for the two-dimensional objects, the optical response contained, beyond the transverse contribution, a resonance coming from the plasmon, which corresponds to a longitudinal response. The role of the interfaces revealed to be determinant. The project of this year is to have a critical analysis of the optical properties of unidimensional objects.
Beyond the fundamental characterization of the 1D dielectric function, this research will explore its connection to quantum entanglement and Fisher quantum information—concepts that, to date, have not been investigated in low-dimensional systems.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut rayonnement et matière de Saclay
Service : Laboratoire des Solides Irradiés
Laboratoire : Laboratoire des Solides Irradiés
Date de début souhaitée : 01-10-2026
Ecole doctorale : Ecole Doctorale de l’Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)
Directeur de thèse : GIORGETTI Christine
Organisme : CNRS
Laboratoire : Laboratoire des Solides irradiés UMR 7642
URL : https://iramis.cea.fr/laboratoire-des-solides-irradies-lsi-2/

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut rayonnement et matière de Saclay
Service : Laboratoire des Solides Irradiés

M2 matière condensée, mécanique quantique, physique numérique