laboratoire pierre aigrain
électronique et photonique quantiques
 
laboratoire pierre aigrain
 

Séminaire, 18 mars 2013

Alberto Bramati (LKB)
Solitons, demi-solitons et réseaux de vortex dans un fluide polaritonique

Les polaritons, états mixtes lumière-matière, issus du couplage fort entre excitons et photons dans une microcavité semiconductrice, sont des bosons composites bi-dimensionnels en interaction qui peuvent manifester des effets de cohérence macroscopique à des températures élevées (5-300K), grâce à leur masse très faible. En particulier, les polaritons se comportent comme un fluide quantique aux propriétés spécifiques liées à leur nature hors-équilibre, déterminée par leur durée de vie très réduite (quelques picosecondes).
Après un bref rappel de la superfluidité et du régime Cerenkov [1, 2] dans un fluide de polaritons, je discuterai la transition du régime superfluide à l’émission turbulente de vortex et à la nucléation de solitons sombres grâce à l’interaction du fluide polaritonique avec un défaut [3,4]. Je présenterai ensuite l’observation de demi-solitons dans un fluide spinoriel des polaritons et leur analogie avec des monopoles magnétiques [5].
Enfin je montrerai comment, grâce à des pièges optiques à polaritons, il est possible de générer dans ces systèmes des réseaux de vortex-antivortex quantifiés, dont la structure géométrique est fortement façonnée par les interactions polariton-polariton [6].
L’ensemble de ces résultats montre que les polaritons constituent un système idéal pour l’étude des propriétés des fluides quantiques.

[1] A. Amo, D. Sanvitto, F. P. Laussy, D. Ballarini, et al., Nature 457, 291 (2009).
[2] A. Amo, J. Lefrère, S. Pigeon, C. Adrados, et al., Nature Phys. 5, 805 (2009).
[3] A. Amo, S. Pigeon, D. Sanvitto, V.G. Sala, R. Hivet, et al., Science, 332, 1167 (2011).
[4] D. Sanvitto, S. Pigeon, A. Amo, D. Ballarini, et al, Nature Photonics, 5, 610 (2011)
[5] R. Hivet, H. Flayac, D.D. Solnyshkov, D. Tanese et al. Nature Phys. 8, 724 (2012)
[6] R. Hivet, E. Cancellieri, D. Ballarini, D. Sanvitto et al. (submitted)