Transport quantique dans un condensat de Bose–Einstein 1D avec interactions contrôlables // Quantum transport in a 1D Bose-Einstein condensate with tunable interactions

Les phénomènes de transport quantique constituent un enjeu majeur pour comprendre les propriétés dynamiques de systèmes cohérents allant des matériaux électroniques aux gaz atomiques ultrafroids. Les condensats de Bose–Einstein (BEC) offrent en particulier une plateforme idéale pour explorer ces effets grâce à un contrôle exceptionnel de l'interaction entre particules, de la géométrie de confinement et des potentiels appliqués.

Cette thèse portera sur l'étude du transport dans un BEC de potassium confiné dans un réseau optique bidimensionnel fortement contraignant, permettant de réaliser un ensemble de systèmes quasi unidimensionnels (« fils atomiques »). L'application d'un potentiel périodiquement modulé induit des phénomènes de localisation dynamique en espace des moments, dont les propriétés sont profondément modifiées par les corrélations quantiques en 1D et par les interactions contrôlables avec des résonances de Feshbach.

L'objectif principal sera de caractériser l'émergence de la « localisation dynamique à plusieurs corps » et de comprendre les mécanismes gouvernant le transport dans ces systèmes corrélés hors équilibre. Le travail combinera développement expérimental sur la plateforme de BEC de potassium du PhLAM, mesures de transport et comparaison avec des modèles théoriques récents.
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Quantum transport phenomena are a major challenge for understanding the dynamical properties of coherent systems ranging from electronic materials to ultracold atomic gases. Bose–Einstein condensates (BECs), in particular, provide an ideal platform for exploring these effects thanks to the exceptional control over particle interactions, confinement geometry, and applied potentials.

This thesis will focus on the study of transport in a potassium BEC confined within a strongly restrictive two-dimensional optical lattice, enabling the realization of a set of quasi-one-dimensional systems (“atomic wires”). The application of a periodically modulated potential induces phenomena of dynamical localization in momentum space, whose properties are profoundly altered by quantum correlations in 1D and by controllable interactions using Feshbach resonances.

The main objective will be to characterize the emergence of “many-body dynamical localization” and to understand the mechanisms governing transport in these correlated out-of-equilibrium systems. The work will combine experimental development on the PhLAM potassium BEC platform, transport measurements, and comparison with recent theoretical models.
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Début de la thèse : 01/10/2026
WEB : https://phlam.univ-lille.fr/en/recherche/quantum-systems/recherches/i-bose-einstein-condensate

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Concours pour un contrat doctoral

Université de Lille

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

Candidat titulaire d'un Master 2 en physique théorique et/ou expérimentale, avec un cursus adapté au projet expérimental (physiquequantique, physique de la matière condensée, lasers, optique, etc.). Une formation expérimentale, acquise à travers des stages deMaster 2 dans des domaines en lien avec le contexte de la thèse, sera privilégiée.
Maser 2 or equivalent in theoretical and/or experimental physics, with a curriculum appropriate to the experimental project (quantumand/or condensed matter physics, lasers, optics, etc.). Experimental training, through Master 2 internships in fields related to the contextof the thesis, will be privileged.