Université de Strasbourg

Shannon Whitlock

Biographie

Institut de physique et chimie des matériaux de Strasbourg (IPCMS) et Institut de science et d'ingénierie supramoléculaires (ISIS), université de Strasbourg

Shannon Whitlock, USIAS Fellow 2017Shannon Whitlock a étudié la physique à la Swinburne University of Technology de Melbourne, en Australie. Il y a obtenu en 2007 son doctorat, qui porte sur la condensation de Bose-Einstein d'atomes ultra-froids sur puces atomiques. En raison de la proximité étroite des atomes avec la surface de la puce, ces dispositifs sont très prometteurs pour de futures applications allant de l'utilisation d'atomes froids en tant que capteurs quantiques à la réalisation de dispositifs hybrides ou à la fabrication de registres quantiques pour le traitement quantique de l'information. Il a ensuite poursuivi ses travaux en tant que post-doctorant Marie Curie à l'Institut Van der Waals-Zeeman de l'université d'Amsterdam. En 2010, il s'est installé à la Ruprecht-Karls Universität d’Heidelberg en Allemagne, où il a lancé son propre groupe de recherche et son laboratoire de physique quantique grâce à une prestigieuse bourse Emmy Noether de la Fondation allemande pour la recherche (DFG). En 2016, il a été nommé professeur de physique quantique expérimentale à l'université de Strasbourg et a reçu le prix IdEx chaires d'attractivité recherche dans le cadre de l'Initiative d'Excellence (IdEx) de l'université de Strasbourg.

Shannon Whitlock est expert en manipulation expérimentale d'atomes préparés à des températures proches du zéro absolu par refroidissement et piégeage laser. Les thèmes centraux de ses recherches sont la compréhension et l'exploitation des effets quantiques complexes qui surviennent lorsque les interactions entre les atomes sont manipulées. Ces systèmes offrent un terrain d'essai idéal pour étudier l'émergence de phénomènes quantiques macroscopiques tels que le magnétisme, la supraconductivité et la superfluidité, ainsi que les processus de transport d'énergie, de charge et de spin hors-équilibre semblables à ceux qui se produisent dans les solides ou les systèmes moléculaires.

Projet - Améliorer le transport quantique par ajout de désordre corrélé

septembre 2017 - septembre 2019

Une étape clé de la photosynthèse implique la conversion de la lumière en excitations électroniques, qui sont ensuite transportées par un arrangement complexe de molécules vers un centre de réaction avec, dans certains cas, une efficacité proche des 100 %. Cet exploit remarquable n'est toujours pas bien compris, mais il existe des preuves que la nature a appris de quelle façon exploiter les effets quantiques, ce qui permettrait de transporter l'énergie de façon cohérente, telle une onde, plutôt que par une suite de sauts aléatoires entre molécules.

La manière dont ces fragiles effets quantiques peuvent survivre dans l'environnement chaud, humide et bruyant des molécules est loin d’être claire. Dans ce projet nous fabriquerons des antennes synthétiques de récolte de la lumière constituées d'atomes maintenus par des lasers à une température proche du zéro absolu et en isolement complet de leur environnement. En portant ces atomes à des états très excités, appelés états de Rydberg, nous imiterons les processus responsables du transport d'énergie dans la photosynthèse, mais sur des échelles de longueur et de temps complètement différentes. Inspirés par la nature, nous utiliserons des algorithmes évolutifs pour adapter les configurations atomiques et ajuster avec précision les bruits, en particulier le désordre corrélé spatialement et temporellement, afin d'obtenir le transport le plus efficace et le plus robuste possible. En identifiant les ingrédients responsables d'un transport quantique efficace, en particulier en présence de bruit, nous visons à améliorer notre compréhension de la manière dont les effets quantiques se produisent dans les systèmes physiques, chimiques et biologiques hors-équilibre, et à inspirer les technologies optoélectroniques et photovoltaïques du futur.

Investissements d'Avenir