Turbulence stochastique et superfluidité dans un fluide quantique de lumière // Stochastic turbulence and Superfluidity in quantum fluid of light

La première partie de ce projet de thèse aborde une question fondamentale : comment la turbulence bidimensionnelle émerge-t-elle en fonction du désordre dans un fluide quantique de lumière ? En utilisant des excitations optiques pour imposer à la fois une périodicité spatiale contrôlée et des paysages de désordre ajustables, notre système expérimental peut être conduit à travers des régimes allant de la dynamique linéaire des ondes à des états solitoniques, jusqu'à une turbulence pleinement développée. En faisant varier de manière systématique un désordre imposé extérieurement (son amplitude et ses propriétés de corrélation), nous étudierons comment les inhomogénéités spatiales initient, modèlent ou suppriment l'apparition du comportement turbulent et la prolifération de vortex. L'imagerie DFG ultrarapide en prise unique fournira un accès direct aux distributions de vortex et aux corrélations spatiales à travers ces différents régimes.

La seconde partie du projet cherche à déterminer si des forces peuvent émerger dans un fluide quantique de lumière, une question qui reste non triviale compte tenu de l'absence de viscosité dans les superfluides. Pour y répondre, nous proposons d'étudier comment un superfluide de polaritons interagit avec un potentiel répulsif contrôlé, et si une telle interaction peut conduire à un transfert de quantité de mouvement mesurable. En particulier, nous explorerons la possibilité que la turbulence et la nucléation de vortex constituent le mécanisme microscopique par lequel apparaissent des forces effectives quantifiées de portée finie. En suivant la transition entre un écoulement sans frottement et un échange de quantité de mouvement induit par la turbulence, ce travail vise à clarifier l'origine physique des forces dans les superfluides quantiques entraînés et dissipatifs.
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The first part of this PhD project addresses a fundamental question: how does two-dimensional turbulence emerge as a function of disorder in a quantum fluid of light? Using optical excitations to impose both a controlled spatial periodicity and tunable disorder landscapes, our experimental system can be driven across regimes ranging from linear-wave dynamics to solitonic states and fully developed turbulence. By systematically varying an externally imposed disorder (amplitude and correlation properties), we will explore how spatial inhomogeneities initiate, shape, or suppress the onset of turbulent behavior and vortex proliferation. Ultrafast single-shot DFG imaging will provide direct access to vortex distributions and spatial correlations across these regimes.
The second part of the project investigates whether forces can emerge in a quantum fluid of light, a question that remains non-trivial given the absence of viscosity in superfluids. To address this, we propose to study how a polariton superfluid interacts with a controlled repulsive potential, and whether such an encounter can lead to measurable momentum transfer. In particular, we will explore the possibility that turbulence and vortex nucleation provide the microscopic mechanism through which effective quantized forces of finite range appear. By monitoring the transition from frictionless flow to turbulence-induced momentum exchange, this work aims to clarify the physical origin of forces in driven-dissipative quantum superfluids.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Other public funding

ANR Financement d'Agences de financement de la recherche

Université de Lille

104 Sciences de la Matière du Rayonnement et de l'Environnement

Pour mener à bien ce projet expérimental, le candidat devra avoir un intérêt prononcé pour les expériences d'optique avancées, notamment dans le domaine quantique. Les principales qualités requises incluent la curiosité et la rigueur. Les prérequis académiques pour ce poste sont ceux d'un Master en Physique fondamentale, avec une orientation particulière vers la physique quantique.
To successfully conduct this experimental project, the candidate must have a strong inclination for advanced optics experiments(quantum). The main qualities required are curiosity and rigor. The academic prerequisites are those of a Master's degree in fundamental physics with a focus on quantum physics.