Physique de la matière condensée

Année 2025-2026

De l'effet Hall quantique aux matériaux moirés : topologie et géométrie des matériaux quantiques

02 - Topologie et géométrie des états de Bloch

Physique de la matière condensée

Année 2025-2026

De l'effet Hall quantique aux matériaux moirés : topologie et géométrie des matériaux quantiques

01 - L'effet Hall quantique entier

Physique de la matière condensée

Année 2024-2025

Colloque : Recent Advances and Applications of Diagrammatic Monte Carlo for Fermions

Kris van Houcke : Summing Feynman Diagrams for Cold Atomic Fermi Gases

Kris van Houcke

Laboratoire de Physique de l'ENS

Résumé

Diagrammatic Monte Carlo (DiagMC) is a versatile numerical technique capable of solving strongly correlated fermion systems in a controlled and accurate way. The core idea behind the technique is to sum all connected Feynman diagrams in a systematic way up to high order. In this talk, I will present some key results that have been obtained for the BEC-BCS crossover and the attractive Hubbard model. These results are directly relevant to experiments on ultra-cold fermionic atoms.

In particular, I will discuss the unitary Fermi gas, a model of spin-1/2 fermions in three-dimensional continuous space and a prototypical example of a strongly correlated fermionic system. Despite the fact that the diagrammatic series has a vanishing radius of convergence, key properties such as the equation of state and the contact can still be calculated in an unbiased and accurate way [1,2,3]. When the Fermi gas is highly spin-polarised, the problem reduces to the so-called Fermi polaron problem: a single mobile impurity immersed in an ideal Fermi sea. I will discuss how the connected determinant (CDet) algorithm simplifies in this case and enables the polaron properties to be calculated with unprecedented accuracy [4]. Finally I will present results for the 3D attractive Hubbard model in the superfluid phase obtained with a CDet algorithm that sums diagrams starting from a BCS hamiltonian [5]. Here, we observe convergence of the diagrammatic series. Moreover, our study includes the polarized regime, where conventional quantum Monte Carlo methods suffer from the fermion sign problem. In the limit of high spin polarization the model corresponds to a Fermi polaron on the lattice, for which we recently found that the polaron-dimeron transition at zero temperature disappears at some critical value of the filling fraction [6].

Références

[1] K. Van Houcke, F. Werner, E. Kozik, N. Prokof'ev, B. Svistunov, M.J.H. Ku, A.T. Sommer, L.W. Cheuk, A. Schirotzek and M.W. Zwierlein, Nature Phys, 8, 366–370 (2012).

[2] R. Rossi, T. Ohgoe, E. Kozik, N. Prokof'ev, B. Svistunov, K. Van Houcke and F. Werner, Phys. Rev. Lett., 121, 130406 (2018).

[3] R. Rossi, T. Ohgoe, K. Van Houcke and F. Werner, Phys. Rev. Lett., 121, 130405 (2018).

[4] K. Van Houcke, F. Werner and R. Rossi, Phys. Rev. B, 101, 045134 (2020)

[5] G. Spada, R. Rossi, F. Simkovic, R. Garioud, M. Ferrero, K. Van Houcke and F. Werner, arXiv:2103.12038

[6] G. Pascual, J. Boronat and K. Van Houcke, arXiv:2411.19725.

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Année 2024-2025

Colloque : Recent Advances and Applications of Diagrammatic Monte Carlo for Fermions

Olivier Parcollet : Learning Feynman Diagrams with Tensor Trains

Olivier Parcollet

Flatiron Institute

Résumé

The real-time dynamics of interacting quantum systems remains a major challenge in computational quantum physics. Surprisingly, high-order perturbative expansions have recently emerged as a promising approach to address this question, even in strong coupling regimes and out-of-equilibrium situations. I will present the cornerstone of these approaches: parsimonious representations of diagrammatic expansions made of tensor networks and revealed by a new generation of algorithms. Finally, I will discuss applications to mesoscopic systems, along with the future perspectives and challenges in this field.

Physique de la matière condensée

Année 2024-2025

Colloque : Recent Advances and Applications of Diagrammatic Monte Carlo for Fermions

Michel Ferrero : Origin and Fate of the Pseudogap in the Doped Hubbard Model: A Diagrammatic Monte Carlo Study

Michel Ferrero

École Polytechnique, CPHT, Collège de France

Résumé

In this seminar, I will introduce the diagrammatic Monte Carlo method and discuss its application to the two-dimensional Hubbard model at finite temperature. The results obtained through this approach are controlled and, importantly, address the infinite-size limit of the model, thus yielding physical quantities with arbitrary momentum resolution. This enables a detailed investigation of the impact of electronic correlations on the spectral properties, with a particular focus on the Fermi surface topology and the pseudogap regime. We demonstrate the selective suppression of quasiparticle excitations near the antinodal regions due to the development of magnetic correlations, observed both in the weak coupling regime with a large correlation length and in the strong coupling regime with a shorter correlation length. Furthermore, I will discuss how a modified spin-fluctuation theory can account for these findings. Finally, the evolution of the pseudogap regime with decreasing temperature will be examined, revealing its instability and eventual transition into an ordered stripe phase, consistent with ground-state calculations.

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Année 2024-2025

Colloque : Recent Advances and Applications of Diagrammatic Monte Carlo for Fermions

Thomas Schäfer : Bridging the Gap of Multi-Method, Multi-Messenger Studies from Known to Unknown Fluctuations

Thomas Schäfer

Max Planck Institute for Solid State Research, Stuttgart

Résumé

The strong mutual repulsion of electrons is responsible for some of the most interesting phenomena in contemporary condensed matter physics, where examples range from unconventional high-temperature superconductivity, over quantum criticality to Mott metal-to-insulator transitions. Despite the intense research on the quantum many-body problem over the last decades, many of its aspects have not yet been fully understood. Recent progress, however, has been achieved by the application of so-called multi-method, multi-messenger studies of the most fundamental model for electronic correlations, the Hubbard model [1,2].

In the first part of the talk, I will present such a study of the half-filled two-dimensional Hubbard model on a simple square lattice at small values of the local Coulomb interaction [1]. I will demonstrate that the footprints of spin fluctuations can be tracked by a rich series of crossovers in multiple observables by multiple numerical techniques. In the second part of the talk, I will show how one can determine which fluctuation channel (charge, spin, particle-particle) is responsible for spectral properties such as the pseudogap in the strong coupling regime, directly relevant to cuprates. For this I will introduce the so-called "fluctuation diagnostics" approach [3,4], which can be utilized on top of diverse numerical methods, making it a helpful tool for future multi-method studies of strongly correlated phenomena.

Références

[1] Thomas Schäfer, Nils Wentzell, Fedor Šimkovic IV, Yuan-Yao He, Cornelia Hille, Marcel Klett, Christian J. Eckhardt, Behnam Arzhang, Viktor Harkov, François-Marie Le Régent, Alfred Kirsch, Yan Wang, Aaram J. Kim, Evgeny Kozik, Evgeny A. Stepanov, Anna Kauch, Sabine Andergassen, Philipp Hansmann, Daniel Rohe, Yuri M. Vilk, James P. F. LeBlanc, Shiwei Zhang, A.-M. S. Tremblay, Michel Ferrero, Olivier Parcollet, Antoine Georges, "Tracking the Footprints of Spin Fluctuations: A Multi-Method, Multi-Messenger Study of the Two-Dimensional Hubbard Model", Phys. Rev. X, 11, 011058 (2021).

[2] Alexander Wietek, Riccardo Rossi, Fedor Šimkovic IV, Marcel Klett, Philipp Hansmann, Michel Ferrero, E. Miles Stoudenmire, Thomas Schäfer, and Antoine Georges, "Mott insulating states with competing orders in the triangular lattice Hubbard model", Phys. Rev. X, 11, 041013 (2021).

[3] O. Gunnarsson, T. Schäfer, J. LeBlanc, E. Gull, J. Merino, G. Sangiovanni, G. Rohringer, and A. Toschi, "Fluctuation Diagnostics of the Electron Self-Energy: Origin of the Pseudogap Physics", Phys. Rev. Lett., 114, 236402 (2015).

[4] Thomas Schäfer and Alessandro Toschi, "How to read between the lines of electronic spectra: the diagnostics of fluctuations in strongly correlated electron systems", J. Phys.: Condens. Matter, 33, 214001 (2021).

Physique de la matière condensée

Année 2024-2025

Fermions froids et simulation quantique

Séminaire - Corinna Kollathh : Controlling the Cold Atomic Gases via the Coupling to a Dissipative Cavity

Corinna Kollath

Université de Bonn

Résumé

Quantum gases in optical cavities have shown many exciting phenomena as the self-organization into superradiant phases. Additionally many complex phases have been predicted to be realizable in these systems reaching from topologically interesting phases to glass like phases. The theoretical treatment of these systems is very difficult due to the presence of the long range coupling of the cavity to the atoms and fluctuations need to be critically taken into account. We investigate bosonic and fermionic atoms on a lattice and coupled to an optical cavity using many-body adiabatic elimination technique to capture the global coupling to the cavity mode and the open nature of the cavity. We discover the self-organization of approximate symmetries and find a new type of bistabilities which are caused by the excited states in the system.

Physique de la matière condensée

Année 2024-2025

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

05 - Fermions froids et simulation quantique

Il y a une vingtaine d'années naissait un nouveau domaine de recherche aux frontières de l'optique quantique et de la physique de la matière condensée : l'étude de gaz atomiques de fermions froids piégés dans un réseau optique, ouvrant la voie à la « simulation analogique » de systèmes de nombreuses particules quantiques en interaction. Où en est-on aujourd'hui ? Ces dispositifs expérimentaux ont-ils permis d'atteindre les régimes où peuvent être observés des phénomènes collectifs émergents comme le magnétisme ou la supraconductivité ? Comment les performances de la simulation quantique réalisée dans ce contexte se comparent-elles à celles des algorithmes de simulation classique, qui ont eux aussi considérablement progressé ? C'est à ces questions que le cours de cette année, tout en présentant une introduction au domaine, tentera de répondre.

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Année 2024-2025

Fermions froids et simulation quantique

Séminaire - Immanuel Bloch : Quantum Simulation and Quantum Computing with Fermions

Immanuel Bloch

Max Planck Institute et LMU, Munich

Résumé

Quantum simulation has emerged as an interdisciplinary research field that enables microscopic access to quantum matter, both in and out of equilibrium, across various physical platforms. As an example, we analyze the emergence of the pseudogap phase in the fermionic Hubbard model. We identify a universal behavior of magnetic correlations upon entering the pseudogap phase, observed in both spin-spin and higher-order spin-charge correlations.

In addition to analog approaches, gate-based fermionic quantum computing offers distinct advantages for quantum simulations. We demonstrate the elementary operations required to manipulate orbital degrees of freedom, which form the basis of a fermionic quantum computer. We show high-fidelity gate operations and the generation of long-lived entangled states. Such gate-based operations can also be used to read out relevant order parameters and pairing correlations in analog quantum simulations.

Physique de la matière condensée

Année 2024-2025

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

04 - Fermions froids et simulation quantique

Il y a une vingtaine d'années naissait un nouveau domaine de recherche aux frontières de l'optique quantique et de la physique de la matière condensée : l'étude de gaz atomiques de fermions froids piégés dans un réseau optique, ouvrant la voie à la « simulation analogique » de systèmes de nombreuses particules quantiques en interaction. Où en est-on aujourd'hui ? Ces dispositifs expérimentaux ont-ils permis d'atteindre les régimes où peuvent être observés des phénomènes collectifs émergents comme le magnétisme ou la supraconductivité ? Comment les performances de la simulation quantique réalisée dans ce contexte se comparent-elles à celles des algorithmes de simulation classique, qui ont eux aussi considérablement progressé ? C'est à ces questions que le cours de cette année, tout en présentant une introduction au domaine, tentera de répondre.

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Année 2024-2025

Fermions froids et simulation quantique

Séminaire - Shiwei Zhang : Ushering a New Era of Synergy Between Computational Quantum Physics and Cold Atoms Experiment

Shiwei Zhang

Flatiron Institute, New York

Résumé

Computational quantum physics has recently seen a dramatic increase in its capabilities, precision, and predictive power. The advances have been driven by method and code development, benchmark, and collaboration. Together with exciting recent progress in cold atoms on the experimental front, we are presented with unique opportunities for a new level of synergy to address a variety of long-standing questions in quantum matter. I will describe some of the computational developments from the perspective of auxiliary-field quantum Monte Carlo methods, and then illustrate the potential for computation-experiment synergy with several examples, including the BCS-BEC crossover in the Fermi gas, and the physics of the Hubbard model - both in the usual context of high-temperature superconductivity and in possible FFLO (Fulde–Ferrell–Larkin–Ovchinnikov) pairing which can be studied with optical lattices.

Physique de la matière condensée

Année 2024-2025

Fermions froids et simulation quantique

Séminaire - Tarik Yefsah : Quantum Gas Microscopy of Fermions in the Continuum

Tarik Yefsah

École normale supérieure (ENS) - LKB, Paris

Résumé

Quantum gas microscopy is a powerful tool that allows probing dilute quantum matter with single-atom resolution. While this technique was initially developed for the study of lattice and spin chain physics, prominently to explore the Hubbard model and its generalizations, our group has recently introduced its use for continuum systems. In this talk, I will present our recent work on strongly-interacting Fermi gases, and how we can characterize them at previously inaccessible levels of resolution, obtaining direct access to their spatial density and spin correlations up to high order.

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Année 2024-2025

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

03 - Fermions froids et simulation quantique

Il y a une vingtaine d'années naissait un nouveau domaine de recherche aux frontières de l'optique quantique et de la physique de la matière condensée : l'étude de gaz atomiques de fermions froids piégés dans un réseau optique, ouvrant la voie à la « simulation analogique » de systèmes de nombreuses particules quantiques en interaction. Où en est-on aujourd'hui ? Ces dispositifs expérimentaux ont-ils permis d'atteindre les régimes où peuvent être observés des phénomènes collectifs émergents comme le magnétisme ou la supraconductivité ? Comment les performances de la simulation quantique réalisée dans ce contexte se comparent-elles à celles des algorithmes de simulation classique, qui ont eux aussi considérablement progressé ? C'est à ces questions que le cours de cette année, tout en présentant une introduction au domaine, tentera de répondre.

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Année 2024-2025

Fermions froids et simulation quantique

Séminaire - Jean-Philippe Brantut ; Ultra-Cold Fermi Gases with All-to-All Interactions

Jean-Philippe Brantut

EPFL, Lausanne

Résumé

In this talk, I will describe experiments where an ultracold Fermi gas is strongly coupled to light in optical resonators. In such a system, virtual photon exchanges between atoms yield a long-range, all-to-all interaction leading to a number of emergent phenomena. I will describe how it induces charge-density wave ordering, and the observation of this transition in real time and with high spatial resolution. I will also discuss extensions of this physics to photon-pair interactions in a superfluid, and show first evidences for pair-density wave ordering in this case. II will then outline the perspectives open by the convergence of cavity QED with complex quantum matter, in particular the possibility of programming cavity-mediated interactions, and the application of these ideas to quantum simulation of exotic quantum matter such as the SYK model.

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Année 2024-2025

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

02 - Fermions froids et simulation quantique

Il y a une vingtaine d'années naissait un nouveau domaine de recherche aux frontières de l'optique quantique et de la physique de la matière condensée : l'étude de gaz atomiques de fermions froids piégés dans un réseau optique, ouvrant la voie à la « simulation analogique » de systèmes de nombreuses particules quantiques en interaction. Où en est-on aujourd'hui ? Ces dispositifs expérimentaux ont-ils permis d'atteindre les régimes où peuvent être observés des phénomènes collectifs émergents comme le magnétisme ou la supraconductivité ? Comment les performances de la simulation quantique réalisée dans ce contexte se comparent-elles à celles des algorithmes de simulation classique, qui ont eux aussi considérablement progressé ? C'est à ces questions que le cours de cette année, tout en présentant une introduction au domaine, tentera de répondre.

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Année 2024-2025

Fermions froids et simulation quantique

Séminaire - Tilman Esslinger ; Quantum Gates with Cold Fermions in Topological Pumps

Tilman Esslinger

ETH Zürich

Résumé

Controlled movement of particles and quantum states is essential for advances in quantum simulation, computation and sensing, as it provides a means to prepare initial states and entangled states of high connectivity. We have used the highly controlled experimental platform of fermionic atoms in optical lattices to study Thouless pumping over long distances and in strongly interacting regimes. We showed how strong interactions shift topological boundaries in a Thouless pump and how entangled singlet pairs can be reversibly split over more than a dozen lattice sites. I will furthermore discuss quantum gates integrated into the topological pumping process. Using cold atoms as quantum simulators of devices, we studied the directed transport of atoms between two connected traps acting as reservoirs. We observed an anomalously high current carrying irreversible entropy through a weak link between two traps, each containing superfluids of fermionic lithium in the strongly interacting regime.

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Année 2024-2025

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

01 - Fermions froids et simulation quantique

Il y a une vingtaine d'années naissait un nouveau domaine de recherche aux frontières de l'optique quantique et de la physique de la matière condensée : l'étude de gaz atomiques de fermions froids piégés dans un réseau optique, ouvrant la voie à la « simulation analogique » de systèmes de nombreuses particules quantiques en interaction. Où en est-on aujourd'hui ? Ces dispositifs expérimentaux ont-ils permis d'atteindre les régimes où peuvent être observés des phénomènes collectifs émergents comme le magnétisme ou la supraconductivité ? Comment les performances de la simulation quantique réalisée dans ce contexte se comparent-elles à celles des algorithmes de simulation classique, qui ont eux aussi considérablement progressé ? C'est à ces questions que le cours de cette année, tout en présentant une introduction au domaine, tentera de répondre.

Physique de la matière condensée

Année 2022-2023

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

Séminaire : Ambroise van Roekeghem - Machine Learning Force Fields for Materials Science

Intervenant(s) :

Ambroise van Roekeghem, CEA-LITEN, Grenoble

Physique de la matière condensée

Année 2022-2023

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

06 - Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique : Réseaux de neurones, apprentissage et fonctionnelle de densité : applications à la structure électronique

Physique de la matière condensée

Année 2022-2023

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

Séminaire : Giulio Biroli - Renormalization Group Theory and Machine Learning

Intervenant(s) :

Giulio Biroli, ENS, Paris

Physique de la matière condensée

Année 2022-2023

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

05 - Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique : Représentations des états quantiques fermioniques par réseaux de neurones (2)

Physique de la matière condensée

Année 2022-2023

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

Séminaire : Juan Carrasquilla - Quantum States with Neural Networks: Representations and Tomography

Intervenant(s) :

Juan Carrasquilla, Vector Institute, Toronto

Physique de la matière condensée

Année 2022-2023

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

04 - Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique : Représentations des états quantiques fermioniques par réseaux de neurones

Physique de la matière condensée

Année 2022-2023

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

Séminaire - Giuseppe Carleoi - Time-Dependent Neural Quantum States

Giuseppe Carleo, EPFL, Lausanne

Physique de la matière condensée

Année 2022-2023

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

03 - Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique : Introduction à la tomographie quantique

Physique de la matière condensée

Année 2022-2023

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

02 - Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique : Représentation des états quantiques par réseaux de neurones (Neural Quantum States).

Physique de la matière condensée

Année 2022-2023

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

01 - Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique : Introduction à l'apprentissage par réseaux de neurones et survol des applications en physique quantique

Physique de la matière condensée

Année 2022-2023

Réseaux de neurones, apprentissage et physique quantique

Séminaire - Filippo Vicentini - Neural Quantum States for Finite Temperature and Open Systems, with a Practical Introduction to NetKet

Filippo Vicentini, École polytechnique, Paris et EPFL, Lausanne

Physique de la matière condensée

Année 2022-2023

Conférence - Assa Auerbach : Kubo Formulas for Strongly Correlated Hamiltonians (A Pedagogical Blackboard Tutorial)

Assa Auerbach, Department of Physics, Technion, Israel Institute of Technology

Operator Hyperspace representation of Kubo formulas.

Continued Fractions expansions for dynamical longitudinal conductivities.

Degeneracy-Projected Polarizations expression for DC Hall and thermal-Hall conductivities.

Static (equilibrium) calculation of DC Hall-type coefficients.

Examples: Conductivity of disordered lattice bosons, Interaction effects on Hall coefficient of t-J model.

Physique de la matière condensée

Année 2022-2023

Conférence - Assa Auerbach : Computing Low Energy Effective Hamiltonians of Hubbard and Heisenberg Models in Two Dimensions by Contractor Renormalization

Assa Auerbach, Department of Physics, Technion, Israel Institute of Technology

The Higgs Mode and Quantum Criticality in Condensed Matter

Contractor Renormalization (CORE) invented for computing correlations in lattice gauge theories in 1996, is a very promising approach for deriving low energy effective Hamiltonians of condensed matter lattice models. CORE identifies the low energy degrees of freedom and their interactions up to the range of truncation. Truncation error is controlled by the entanglement lengthscale, similarly to the convergence of DMRG. Examples of CORE results the derivation of Plaquette Boson-Fermion phenomenology for cuprate superconductors, and prediction of p6 symmetry breaking in the gapped spin liquid of the Heisenberg Kagome model.

Physique de la matière condensée

Année 2022-2023

Conférence - Assa Auerbach : Correlations and Transport in Strongly Interacting Phases of Condensed Matter

Assa Auerbach, Department of Physics, Technion, Israel Institute of Technology

The Higgs Mode and Quantum Criticality in Condensed Matter

The two dimensional O(N) relativistic field theory applied to bosonic condensed matter systems, predicts a massive amplitude mode which is paradigm of the high energy Higgs particle in electroweak theory. The condensed matter Higgs mode is a critical mode, which softens tuned toward a quantum critical transition. We have shown by that it is still visible as a threshold of optical conductivity, and in scalar dynamical susceptibilities, even when coupled to lower energy Goldstone modes.

I review experimental detection of critical Higgs modes in cold atoms on an optical lattice, at the superconducting to insulator transition in granular films, and as a "non-classical" optical mode in solid helium.

Physique de la matière condensée

Année 2022-2023

Conférence - Assa Auerbach : Correlations and Transport in Strongly Interacting Phases of Condensed Matter

Assa Auerbach, Department of Physics, Technion, Israel Institute of Technology

The Hall Effect: What Moves in a Metal or a Superconductor?

The Hall resistivity has long been used to identify the mobile charge carriers in metals. However, transport theory has failed to explain several intriguing ''Hall anomalies'' in strongly correlated metals, superconductors, and thermal Hall effect in insulators.

Recent advances by our group include new formulas for the Hall coefficient, and a revised theory of flux flow in superconductors, which help us understand the ''moving parts'' in transport currents of these systems.

Physique de la matière condensée

Année 2021-2022

Des métaux étranges aux trous noirs : autour des modèles SYK

Le cours de cette année concerne des systèmes quantiques dans lesquels les excitations de basse énergie ne peuvent être décrites en termes de quasiparticules. Les propriétés de transport de ces systèmes sont inhabituelles et différentes d'un liquide de Fermi usuel (« métal étrange »), avec par exemple une résistivité dépendant linéairement de la température. La dissipation dans ces systèmes est « Planckienne », c'est-à-dire aussi rapide que le permet la mécanique quantique. Le cours portera sur une classe de modèles introduits par Sachdev et Ye, puis Kitaev (SYK) et leurs généralisations, qui permettent de comprendre ces phénomènes dans un cadre théorique précis. De plus, une correspondance remarquable a été établie entre ces modèles et certaines théories de la gravitation quantique. Ces aspects seront plus particulièrement abordés dans le cadre de quatre conférences invitées par le professeur Subir Sachdev (Harvard University).

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Année 2021-2022

Des métaux étranges aux trous noirs : autour des modèles SYK

Le cours de cette année concerne des systèmes quantiques dans lesquels les excitations de basse énergie ne peuvent être décrites en termes de quasiparticules. Les propriétés de transport de ces systèmes sont inhabituelles et différentes d'un liquide de Fermi usuel (« métal étrange »), avec par exemple une résistivité dépendant linéairement de la température. La dissipation dans ces systèmes est « Planckienne », c'est-à-dire aussi rapide que le permet la mécanique quantique. Le cours portera sur une classe de modèles introduits par Sachdev et Ye, puis Kitaev (SYK) et leurs généralisations, qui permettent de comprendre ces phénomènes dans un cadre théorique précis. De plus, une correspondance remarquable a été établie entre ces modèles et certaines théories de la gravitation quantique. Ces aspects seront plus particulièrement abordés dans le cadre de quatre conférences invitées par le professeur Subir Sachdev (Harvard University).

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Année 2021-2022

Des métaux étranges aux trous noirs : autour des modèles SYK

Le cours de cette année concerne des systèmes quantiques dans lesquels les excitations de basse énergie ne peuvent être décrites en termes de quasiparticules. Les propriétés de transport de ces systèmes sont inhabituelles et différentes d'un liquide de Fermi usuel (« métal étrange »), avec par exemple une résistivité dépendant linéairement de la température. La dissipation dans ces systèmes est « Planckienne », c'est-à-dire aussi rapide que le permet la mécanique quantique. Le cours portera sur une classe de modèles introduits par Sachdev et Ye, puis Kitaev (SYK) et leurs généralisations, qui permettent de comprendre ces phénomènes dans un cadre théorique précis. De plus, une correspondance remarquable a été établie entre ces modèles et certaines théories de la gravitation quantique. Ces aspects seront plus particulièrement abordés dans le cadre de quatre conférences invitées par le professeur Subir Sachdev (Harvard University).

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Année 2021-2022

Des métaux étranges aux trous noirs : autour des modèles SYK

Le cours de cette année concerne des systèmes quantiques dans lesquels les excitations de basse énergie ne peuvent être décrites en termes de quasiparticules. Les propriétés de transport de ces systèmes sont inhabituelles et différentes d'un liquide de Fermi usuel (« métal étrange »), avec par exemple une résistivité dépendant linéairement de la température. La dissipation dans ces systèmes est « Planckienne », c'est-à-dire aussi rapide que le permet la mécanique quantique. Le cours portera sur une classe de modèles introduits par Sachdev et Ye, puis Kitaev (SYK) et leurs généralisations, qui permettent de comprendre ces phénomènes dans un cadre théorique précis. De plus, une correspondance remarquable a été établie entre ces modèles et certaines théories de la gravitation quantique. Ces aspects seront plus particulièrement abordés dans le cadre de quatre conférences invitées par le professeur Subir Sachdev (Harvard University).

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Année 2021-2022

Des métaux étranges aux trous noirs : autour des modèles SYK

Le cours de cette année concerne des systèmes quantiques dans lesquels les excitations de basse énergie ne peuvent être décrites en termes de quasiparticules. Les propriétés de transport de ces systèmes sont inhabituelles et différentes d'un liquide de Fermi usuel (« métal étrange »), avec par exemple une résistivité dépendant linéairement de la température. La dissipation dans ces systèmes est « Planckienne », c'est-à-dire aussi rapide que le permet la mécanique quantique. Le cours portera sur une classe de modèles introduits par Sachdev et Ye, puis Kitaev (SYK) et leurs généralisations, qui permettent de comprendre ces phénomènes dans un cadre théorique précis. De plus, une correspondance remarquable a été établie entre ces modèles et certaines théories de la gravitation quantique. Ces aspects seront plus particulièrement abordés dans le cadre de quatre conférences invitées par le professeur Subir Sachdev (Harvard University).

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Année 2021-2022

Des métaux étranges aux trous noirs : autour des modèles SYK

Le cours de cette année concerne des systèmes quantiques dans lesquels les excitations de basse énergie ne peuvent être décrites en termes de quasiparticules. Les propriétés de transport de ces systèmes sont inhabituelles et différentes d'un liquide de Fermi usuel (« métal étrange »), avec par exemple une résistivité dépendant linéairement de la température. La dissipation dans ces systèmes est « Planckienne », c'est-à-dire aussi rapide que le permet la mécanique quantique. Le cours portera sur une classe de modèles introduits par Sachdev et Ye, puis Kitaev (SYK) et leurs généralisations, qui permettent de comprendre ces phénomènes dans un cadre théorique précis. De plus, une correspondance remarquable a été établie entre ces modèles et certaines théories de la gravitation quantique. Ces aspects seront plus particulièrement abordés dans le cadre de quatre conférences invitées par le professeur Subir Sachdev (Harvard University).

Physique de la matière condensée

Année 2020-2021

Le modèle de Hubbard fermionique : introduction et progrès récents

Paradigme de la physique des systèmes quantiques en interaction, le modèle de Hubbard a dans ce domaine un statut similaire à celui du modèle d'Ising en physique statistique. C'est le modèle le plus simple à formuler, mais dont on peut espérer qu'il suffise à comprendre au moins qualitativement certains phénomènes collectifs comme le magnétisme, les transitions métal-isolant ou la supraconductivité non-conventionnelle. Malgré sa simplicité, ce modèle constitue un formidable défi théorique. Après une introduction aux motivations physiques – depuis les matériaux à fortes corrélations électroniques jusqu'aux atomes froids dans les réseaux optiques – le cours de cette année fera le point sur l'état actuel de notre compréhension de ce modèle, particulièrement en deux dimensions, et présentera les principales méthodes ayant permis des progrès récents ou laissant espérer des avancées prochaines.

Physique de la matière condensée

Année 2020-2021

Le modèle de Hubbard fermionique : introduction et progrès récents

Paradigme de la physique des systèmes quantiques en interaction, le modèle de Hubbard a dans ce domaine un statut similaire à celui du modèle d'Ising en physique statistique. C'est le modèle le plus simple à formuler, mais dont on peut espérer qu'il suffise à comprendre au moins qualitativement certains phénomènes collectifs comme le magnétisme, les transitions métal-isolant ou la supraconductivité non-conventionnelle. Malgré sa simplicité, ce modèle constitue un formidable défi théorique. Après une introduction aux motivations physiques – depuis les matériaux à fortes corrélations électroniques jusqu'aux atomes froids dans les réseaux optiques – le cours de cette année fera le point sur l'état actuel de notre compréhension de ce modèle, particulièrement en deux dimensions, et présentera les principales méthodes ayant permis des progrès récents ou laissant espérer des avancées prochaines.

Physique de la matière condensée

Année 2020-2021

Le modèle de Hubbard fermionique : introduction et progrès récents

Paradigme de la physique des systèmes quantiques en interaction, le modèle de Hubbard a dans ce domaine un statut similaire à celui du modèle d'Ising en physique statistique. C'est le modèle le plus simple à formuler, mais dont on peut espérer qu'il suffise à comprendre au moins qualitativement certains phénomènes collectifs comme le magnétisme, les transitions métal-isolant ou la supraconductivité non-conventionnelle. Malgré sa simplicité, ce modèle constitue un formidable défi théorique. Après une introduction aux motivations physiques – depuis les matériaux à fortes corrélations électroniques jusqu'aux atomes froids dans les réseaux optiques – le cours de cette année fera le point sur l'état actuel de notre compréhension de ce modèle, particulièrement en deux dimensions, et présentera les principales méthodes ayant permis des progrès récents ou laissant espérer des avancées prochaines.

Physique de la matière condensée

Année 2020-2021

Le modèle de Hubbard fermionique : introduction et progrès récents

Paradigme de la physique des systèmes quantiques en interaction, le modèle de Hubbard a dans ce domaine un statut similaire à celui du modèle d'Ising en physique statistique. C'est le modèle le plus simple à formuler, mais dont on peut espérer qu'il suffise à comprendre au moins qualitativement certains phénomènes collectifs comme le magnétisme, les transitions métal-isolant ou la supraconductivité non-conventionnelle. Malgré sa simplicité, ce modèle constitue un formidable défi théorique. Après une introduction aux motivations physiques – depuis les matériaux à fortes corrélations électroniques jusqu'aux atomes froids dans les réseaux optiques – le cours de cette année fera le point sur l'état actuel de notre compréhension de ce modèle, particulièrement en deux dimensions, et présentera les principales méthodes ayant permis des progrès récents ou laissant espérer des avancées prochaines.

Physique de la matière condensée

Année 2020-2021

Le modèle de Hubbard fermionique : introduction et progrès récents

Paradigme de la physique des systèmes quantiques en interaction, le modèle de Hubbard a dans ce domaine un statut similaire à celui du modèle d'Ising en physique statistique. C'est le modèle le plus simple à formuler, mais dont on peut espérer qu'il suffise à comprendre au moins qualitativement certains phénomènes collectifs comme le magnétisme, les transitions métal-isolant ou la supraconductivité non-conventionnelle. Malgré sa simplicité, ce modèle constitue un formidable défi théorique. Après une introduction aux motivations physiques – depuis les matériaux à fortes corrélations électroniques jusqu'aux atomes froids dans les réseaux optiques – le cours de cette année fera le point sur l'état actuel de notre compréhension de ce modèle, particulièrement en deux dimensions, et présentera les principales méthodes ayant permis des progrès récents ou laissant espérer des avancées prochaines.

Physique de la matière condensée

Année 2020-2021

Le modèle de Hubbard fermionique : introduction et progrès récents

Paradigme de la physique des systèmes quantiques en interaction, le modèle de Hubbard a dans ce domaine un statut similaire à celui du modèle d'Ising en physique statistique. C'est le modèle le plus simple à formuler, mais dont on peut espérer qu'il suffise à comprendre au moins qualitativement certains phénomènes collectifs comme le magnétisme, les transitions métal-isolant ou la supraconductivité non-conventionnelle. Malgré sa simplicité, ce modèle constitue un formidable défi théorique. Après une introduction aux motivations physiques – depuis les matériaux à fortes corrélations électroniques jusqu'aux atomes froids dans les réseaux optiques – le cours de cette année fera le point sur l'état actuel de notre compréhension de ce modèle, particulièrement en deux dimensions, et présentera les principales méthodes ayant permis des progrès récents ou laissant espérer des avancées prochaines.

Physique de la matière condensée

Année 2018-2019

Fermions en interaction : Introduction à la théorie du champ moyen dynamique

Physique de la matière condensée

Année 2018-2019

Fermions en interaction : Introduction à la théorie du champ moyen dynamique

Physique de la matière condensée

Année 2018-2019

Fermions en interaction : Introduction à la théorie du champ moyen dynamique

Physique de la matière condensée

Année 2018-2019

Fermions en interaction : Introduction à la théorie du champ moyen dynamique

Physique de la matière condensée

Année 2018-2019

Fermions en interaction : Introduction à la théorie du champ moyen dynamique

Physique de la matière condensée

Année 2016-2017

Contrôler les fonctionnalités des oxydes : héterostructures, impulsions lumineuses

Physique de la matière condensée

Année 2016-2017

Contrôler les fonctionnalités des oxydes : héterostructures, impulsions lumineuses

Physique de la matière condensée

Année 2016-2017

Contrôler les fonctionnalités des oxydes : héterostructures, impulsions lumineuses

Physique de la matière condensée

Année 2016-2017

Contrôler les fonctionnalités des oxydes : héterostructures, impulsions lumineuses

Physique de la matière condensée

Année 2016-2017

Contrôler les fonctionnalités des oxydes : héterostructures, impulsions lumineuses

Physique de la matière condensée

Année 2016-2017

Contrôler les fonctionnalités des oxydes : héterostructures, impulsions lumineuses

Physique de la matière condensée

Année 2013-2014

Petits systèmes thermoélectriques : conducteurs mésoscopiques et gaz d'atomes froids

Sixième cours :

Superfluides : quand l'entropie se propage comme une onde. (« Premier » et « second » son, et leur couplage éventuel)

Retrouvez également le support de cours sur : http://www.college-de-france.fr/site/antoine-georges/

Physique de la matière condensée

Année 2013-2014

Petits systèmes thermoélectriques : conducteurs mésoscopiques et gaz d'atomes froids

Cinquième cours :

Gaz d'atomes froids : effets thermomécaniques ; réalisation de petites machines thermiques

Retrouvez également le support de cours sur : http://www.college-de-france.fr/site/antoine-georges/

Physique de la matière condensée

Année 2013-2014

Petits systèmes thermoélectriques : conducteurs mésoscopiques et gaz d'atomes froids

Quatrième cours :

Transport thermique dans le régime quantique, liens avec la théorie de l'information

Retrouvez également le support de cours sur : http://www.college-de-france.fr/site/antoine-georges/

Physique de la matière condensée

Année 2013-2014

Petits systèmes thermoélectriques : conducteurs mésoscopiques et gaz d'atomes froids

Troisième cours :

Filtrage en énergie et efficacité thermoélectrique

Retrouvez également le support de cours sur : http://www.college-de-france.fr/site/antoine-georges/

Physique de la matière condensée

Année 2013-2014

Petits systèmes thermoélectriques : conducteurs mésoscopiques et gaz d'atomes froids

Deuxième cours :

Effets thermoélectriques dans le régime quantique : contact ponctuel, point quantique

Retrouvez également le support de cours sur : http://www.college-de-france.fr/site/antoine-georges/

Physique de la matière condensée

Année 2013-2014

Petits systèmes thermoélectriques : conducteurs mésoscopiques et gaz d'atomes froids

Premier cours :

Rappels sur la thermoélectricité. Expression des coefficients thermoélectriques dans l'approche de Landauer-Büttiker

Retrouvez également le support de cours sur : http://www.college-de-france.fr/site/antoine-georges/

Physique de la matière condensée

Année 2010-2011

Cuprates supraconducteurs : où en est-on ?

Cinquième et dernier cours :

1) Phénoménologie de la phase supraconductrice des cuprates (suite)

2) Progrès théoriques récents sur la dichotomie noeud/antinoeuds : extensions de l'approche de champ moyen dynamique ("cluster-DMFT')

Retrouvez le support de cours sur : http://www.college-de-france.fr/default/EN/all/phy_mat/

Physique de la matière condensée

Année 2010-2011

Cuprates supraconducteurs : où en est-on ?

Quatrième cours :

Origine physique du « pseudogap », dichotomie noeuds/antinoeuds (II)

Retrouvez le support de cours sur : http://www.college-de-france.fr/default/EN/all/phy_mat/

Physique de la matière condensée

Année 2010-2011

Cuprates supraconducteurs : où en est-on ?

Troisième cours :

Origine physique du « pseudogap », dichotomie noeuds/antinoeuds (II)

Retrouvez le support de cours sur : http://www.college-de-france.fr/default/EN/all/phy_mat/

Physique de la matière condensée

Année 2010-2011

Cuprates supraconducteurs : où en est-on ?

Deuxième cours :

Phénoménologie des cuprates supraconducteurs (suite) : pseudogap, dichotomie noeuds/antinoeuds

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Physique de la matière condensée

Année 2010-2011

Cuprates supraconducteurs : où en est-on ?

Premier cours :

- Introduction. Matériaux. Structure électronique. Modèles.

- Les grands régimes du diagramme de phases

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Physique de la matière condensée

Des oxydes supraconducteurs aux atomes froids : la matière à fortes corrélations quantiques

Huitième et dernier cours : Corrélations électroniques dans les oxydes: le rôle du couplage de Hund.

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Physique de la matière condensée

Des oxydes supraconducteurs aux atomes froids : la matière à fortes corrélations quantiques

Septième cours : Supraconducteurs à haute température critique : quelques mystères clés...

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Physique de la matière condensée

Des oxydes supraconducteurs aux atomes froids : la matière à fortes corrélations quantiques

Sixième cours : Transition de Mott et corrélations électroniques dans les oxydes: de Brinkman-Rice à la théorie du champ moyen dynamique.

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Des oxydes supraconducteurs aux atomes froids : la matière à fortes corrélations quantiques

Cinquième cours : Structure et propriétés électroniques des oxydes de métaux de transition : introduction.

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Physique de la matière condensée

Des oxydes supraconducteurs aux atomes froids : la matière à fortes corrélations quantiques

Quatrième cours : Liquides de Fermi et quasiparticules.

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Des oxydes supraconducteurs aux atomes froids : la matière à fortes corrélations quantiques

Troisième cours : Transition de Mott bosonique et atomes froids.

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Des oxydes supraconducteurs aux atomes froids : la matière à fortes corrélations quantiques

Deuxième cours : Modèles d'impuretés quantiques, effet Kondo (II).

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Physique de la matière condensée

Des oxydes supraconducteurs aux atomes froids : la matière à fortes corrélations quantiques

Premier cours : Introduction. Blocage de Coulomb, Modèles d'impuretés quantiques, effet Kondo.

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Chaire Physique de la matière condensée

Collège de France

Leçon inaugurale : Physique de la matière condensée

Date : 8 octobre 2009

Résumé

Le monde des matériaux présente une extraordinaire diversité d'architectures (cristaux, verres, mousses, gels) et de comportements physiques (métaux, isolants, semi-conducteurs, supraconducteurs). La physique de la matière condensée cherche à comprendre leurs propriétés. Nombre de technologies modernes (le transistor ou l'imagerie médicale par résonance magnétique nucléaire, par exemple) ont pour origine des découvertes fondamentales dans ce domaine. Antoine Georges nous convie ici à un voyage fascinant qui, partant des formes organisées que prend la matière à l'échelle macroscopique nous entraîne jusqu'à ses constituants intimes, à l'échelle de l'atome.