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Hydrodynamique quantique dans les superfluides de polaritons

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Les polaritons, particules hybrides lumière-matière, issus du couplage fort entre excitons et photons dans une microcavité semiconductrice, sont des bosons composites bidimensionnels en interaction qui peuvent manifester des effets de cohérence macroscopique à des températures élevées (5-300K), grâce à leur masse très faible (5 ordres de grandeur plus légère que la masse de l’électron). Depuis la première observation de la condensation de Bose Einstein d’un gaz de polaritons en 2006, plusieurs expériences sont venues dévoiler les propriétés de ce nouveau type de fluide quantique. En dépit des nombreuses analogies avec les condensats atomiques, 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). L’équipe Théorie a étudié et prédit la génération hydrodynamique d’excitations topologiques telles que les solitons sombres obliques et les paires de vortex-antivortex [1]. Ces effets ont lieu quand l’écoulement d’un superfluide de polaritons rencontre un obstacle (défaut) de taille assez importante. Ces prédictions théoriques ont étés démontrées expérimentalement de façon spectaculaires par l’équipe "Optique Quantique" du Laboratoire Kastler-Brossel. Les résultats de cette belle collaboration viennent d’être publiés sur la prestigieuse revue Science [2].

[1] Hydrodynamic nucleation of vortices and solitons in a resonantly excited polariton superfluid, S. Pigeon, I. Carusotto, and C. Ciuti
Phys. Rev. B 83, 144513 (2011)

[2] Polariton Superfluids Reveal Quantum Hydrodynamic Solitons ; A. Amo, S. Pigeon, D. Sanvitto, V. G. Sala, R. Hivet, I. Carusotto, F. Pisanello,G. Leménager, R. Houdré, E Giacobino, C. Ciuti, and A. Bramati, Science 332, 1167-1170 (2011)

Contact: Cristiano Ciuti (Equipe Théorie)