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Mouhamadou Driss Badiane

Propriétés hors équilibre des jonctions Josephson multi-terminales et topologiques

Publié le 4 octobre 2013


Thèse soutenue le 04 octobre 2013 pour obtenir le grade de docteur de l'Université Joseph Fourier de Grenoble - Spécialité : Physique théorique

Résumé :
Ce manuscrit de thèse aborde les propriétés de transport hors-équilibre des systèmes mésoscopiques supra-conducteurs. Cette étude se décline en deux volets : i) la signature des fermions de Majorana dans les jonctions Josephson topologiques, et ii) les corrélations du courant dans les jonctions Josephson tri-terminales. Les fermions de Majorana apparaissent aux bords d’un supraconducteur topologique. Lorsque deux supra-conducteurs topologiques sont reliés pour former une jonction Josephson, les états de Majorana d’énergie nulle de part et d’autre de jonction forment un état lié d’Andreev. Puisque cet état porteur du supercourant est vis-à-vis de la différence de phase supraconductrice, il a été spéculé un effet Josephson fractionnaire en présence d’une tension de polarisation. On montre qu’une vitesse de phase finie induit un couplage dynamique entre l’état lié et le continuum des états au dessus de l’amplitude du gap supraconducteur. Ce couplage intrinsèque constitue un mécanisme inévitable qui altère l’effet Josephson fractionnaire. On discute, en fonction des paramètres du circuit, les signatures expérimentales pertinentes de l’effet Josephson fractionnaire : l’effet pair-impair dans les marches de Shapiro et l’émergence d’un pic à la fréquence fractionnaire dans la densité spectrale du bruit en courant. D’autres manifestations de ces états d’énergie nulle dans la caractéristique courant-tension, sous l’amplitude du paramètre d’ordre supraconducteur, sont également exposés. Dans un second temps sont abordées les fluctuations du courant dissipatif dans les jonctions Josephson tri-terminales. On montre que, les corrélations croisées du courant peuvent être positives et amplifiées dans un régime cohérent. Ces résultats ouvrent la possibilité à des études plus élaborées sur l’enchevêtrement quantique dans ces systèmes.

Jury :
Président : Karyn Le Hur
Rapporteur : Juan Carlos Cuevas
Examinateur : Benjamin Sacépé
Examinateur : Jérôme Cayssol
Sous la direction de Julia Meyer et de Manuel Houzet

Mots clés :
Fermions de Majorana, Effet Josephson, Enchevêtrement quantique, Transport quantique, Supraconducteurs