Introduction à la physique mésoscopique : électrons et photons (2)

Dans la seconde leçon, nous avons examiné comment le fluide électronique écrante la charge des électrons individuels et nous sommes arrivés à la notion de quasi-particules, excitations fermioniques de basse énergie du fluide électronique qui obéissent au principe d’exclusion de Pauli et qui transportent une charge transverse égale à celle de l’électron, tout en ayant une charge longitudinale fortement écrantée sur un rayon de l’ordre de la distance moyenne entre électrons. À la différence des électrons « nus », les quasi-électrons ont une durée de vie finie car ils peuvent se « désintégrer » en un électron de plus basse énergie accompagné d’une paire électron-trou, ou plus généralement, d’une excitation de caractère bosonique. Cela nous a conduit à discuter les modes plasmoniques d’un fil métallique et leur relation avec les photons ordinaires de la physique atomique. L’image qui émerge de l’examen des excitations élémentaires considérées en physique mésoscopique, que se soient les excitations fermioniques ou bosoniques, est celle de particules effectives habillées par leurs interactions avec de nombreux degrés de liberté. Mais si l’on perd la pureté des particules de la physique atomique, on dispose en revanche d’une flexibilité remarquable dans l’implémentation et le contrôle des interactions entre ces particules effectives. Ce qui introduit le sujet du prochain cours : il portera sur les circuits et les signaux quantiques et traitera des systèmes mésoscopiques bosoniques dans lesquels les interactions entre les photons effectifs sont induites par la non-linéarité de jonctions tunnel Josephson.