Décohérence et intéractions dans les dispositifs d' optique quantique électronique

Decoherence and interactions in electron quantum optics setups

• Auteur / Autrice : Claire Wahl
• Direction : Thierry Martin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique Théorique et Mathématique
• Date : Soutenance le 23/09/2014
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Alberto Verga
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Maura Sassetti, Gwendal Feve

Mots clés

Mots clés contrôlés

Optique quantique

Hall quantique, Effet

Brouillage électromagnétique

Mots clés libres

Nanophysique

Interference

Quantique

Effet Hall

Interactions

Décoherence

Nanophysics

Interference

Quantum

Hall effect

Interactions

Decoherence

Résumé

On considère un analogue électronique de l'interféromètre de Hong-Ou-Mandel (HOM), dans lequel deux électrons uniques propagent selon des états de bords chiraux opposés et rentrent en collision au niveau d'un point contact quantique. En étudiant le bruit de courant, on montre qu'en raison des interactions entre les canaux co-propageant, le degré d'indistinctibilité entre deux paquets d'ondes électroniques est dramatiquement réduit, ce qui résulte en un contraste réduit pour le signal HOM. Ce phénomène de décohérence dépend fortement de la résolution en énergie des paquets. Étant donné que les interactions provoquent la fractionalisation de la charge, on montre que le mode de charge et le mode neutre interfèrent l'un avec l'autre, ce qui crée des creux ou des pics satellites dans le bruit de courant. Nos calculs expliquent de récents résultats expérimentaux qui révèlent un signal électronique HOM avec un contraste réduit.

We consider an electronic analog of the Hong-Ou-Mandel (HOM) interferometer, where two single electrons travel along opposite chiral edge states and collide at a Quantum Point Contact. Studying the current noise, we show that because of interactions between co-propagating edge states, the degree of indistinguishability between the two electron wavepackets is dramatically reduced, leading to reduced contrast for the HOM signal. This decoherence phenomenon strongly depends on the energy resolution of the packets. Insofar as interactions cause charge fractionalization, we show that charge and neutral modes interfere with each other, leading to satellite dips or peaks in the current noise. Our calculations explain recent experimental results where an electronic HOM signal with reduced contrast was observed.