CRAQUANT — Elaboration d'Anyons avec des Circuits Quantiques

Les anyons sont des entités qui échappent à la classification usuelle en bosons ou fermions des particules, car échanger deux anyons revient à assigner une phase arbitraire à leur fonction d'onde à deux corps qui n'est ni 0 (bosons) ni pi (fermions). Ils peuvent exister dans des systèmes bidimensionnels en interaction tels que les gaz 2D d'électrons dans le régime d'Effet Hall Quantique Fractionnaire. En effet, les excitations de basse énergie dans ce régime ont une charge et une statistique d'échange fractionnaires, donc sont des anyons. Bien que la charge fractionnaire ait été mesurée il y a vingt-cinq ans, une preuve directe de la statistique anyonique est restée hors de portée jusqu'en 2020. Cependant, les conditions expérimentales extrêmes ainsi que la fragilité de ces états face au désordre rendent difficiles une compréhension quantitative des anyons, et l'extension à des états non-Abéliens plus exotiques utiles pour l'information quantique topologique. Je propose une nouvelle approche où les fortes corrélations sont émulées pour faire émerger la statistique anyonique dans l'Effet Hall Quantique Entier, bien plus accessible et robuste. L'objet central est un contact Ohmique à haute énergie de charge, connecté à N > 1 canaux Hall Quantique balistiques. Tout électron injecté dans cet îlot sera fractionalisé en des impulsions de charge e/N quittant l'îlot via les canaux balistiques ressortant. Je propose d'utiliser un interféromètre Mach-Zehnder électronique dans l'un de ces canaux pour révéler la phase d'échange fractionnaire de ces excitations. La simulation quantique des anyons dans des conditions moins extrêmes (champ magnétique plus faible, robustesse contre le désordre propre à l'échantillon) constituera une première, qui permettra une comparaison théorie/expérience à un niveau quantitatif jusqu'ici hors d'atteinte pour des anyons. Elle sera une avancée vers la génération et la manipulation d'états exotiques topologiquement protégés.