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Jul 3 – 7, 2023
Cité des sciences et de l'Industrie, Paris
Europe/Paris timezone

MC21 Matériaux quantiques : des prédictions à l'observation

Organisateurs: Tristan Cren (Sorbonne Université, tristan.cren@upmc.fr), Andrej Mesaros (Université Paris Saclay, andrej.mesaros@universite-paris-saclay.fr), Cristina Bena (CEA Saclay, cristina.bena@cea.fr)

Division Matière Condensée

 

Horaires : mercredi 14h - vendredi 8h30

salle Amphi Gaston Berger

Session posters : mercredi 18h30

 

Au cours des dernières décennies, la communauté de recherche sur la matière condensée a développé un grand intérêt pour les "matériaux quantiques", dont la phénoménologie ne peut pas être entièrement capturée par les notions traditionnelles d'ordre et de symétrie. Pour ces systèmes, certains des concepts centraux sont l'émergence de propriétés collectives dues à de fortes interactions électroniques, et à une topologie non triviale. Le premier exemple spectaculaire de l'interaction de ces deux concepts est l'effet Hall quantique fractionnel, et l'importance des systèmes présentant de telles propriétés exotiques a été reconnue par deux prix Nobel (en 1998 et 2016).

Aujourd'hui, la recherche de pointe sur les matériaux quantiques va de la compréhension théorique de leurs propriétés physiques à la conception expérimentale de matériaux présentant des caractéristiques spécifiques. Ainsi, de nouveaux outils théoriques et des calculs numériques massifs ont permis d'identifier un grand nombre de cristaux aux propriétés topologiques, tandis qu'un contrôle sans précédent à l'échelle atomique dans la synthèse des matériaux a conduit à la création de divers systèmes aux propriétés exotiques. D'autre part, la notion de matériaux quantiques a également été mise en œuvre de manière efficace dans les méta-matériaux et par la construction de simulateurs quantiques. De plus, ces systèmes se sont révélés de plus en plus importants pour un large éventail d'applications, allant de l'informatique et de l'électronique quantiques à la métrologie et aux technologies vertes.

Ce mini-colloque a visé à présenter une sélection variée de développements récents dans le domaine des matériaux quantiques, en mettant l'accent sur les interactions et la topologie des électrons. Son objectif fut de mettre en évidence les récentes percées expérimentales, ainsi que les résultats théoriques importants et les perspectives de recherche.


In recent decades, the condensed matter research community has developed a strong interest in "quantum materials", whose phenomenology cannot be fully captured by traditional notions of order and symmetry. For these systems, some of the central concepts are the emergence of collective properties due to strong electronic interactions, and non-trivial topology. The first spectacular example of the interplay of these two concepts is the fractional quantum Hall effect, and the importance of systems with such exotic properties has been recognized by two Nobel Prizes (in 1998 and 2016). Today, cutting-edge research into quantum materials ranges from the theoretical understanding of their physical properties to the experimental design of materials with specific characteristics. Thus, new theoretical tools and massive numerical calculations have enabled the identification of a large number of crystals with topological properties, while unprecedented atomic-scale control in materials synthesis has led to the creation of various systems with exotic properties. On the other hand, the notion of quantum materials has also been effectively implemented in meta-materials and through the construction of quantum simulators. What's more, these systems are proving increasingly important for a wide range of applications, from quantum computing and electronics to metrology and green technologies. This mini-colloquium aimed at presenting a varied selection of recent developments in the field of quantum materials, focusing on electron interactions and topology. Its aim was to highlight recent experimental breakthroughs, as well as important theoretical results and research prospects.

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