Mathieu KociakDirecteur de recherche CNRS au Laboratoire de Physique des Solides (LPS)
Mathieu Kociak est directeur de recherche CNRS, au Laboratoire de Physique des Solides (LPS, CNRS/Université Paris Saclay) à Orsay, France. Il y coordonne les activités du groupe STEM.
Ses recherches portent sur la nano-optique avec des électrons rapides, qu’il aborde par une combinaison de développements instrumentaux, d’expériences en spectromicroscopie électronique et de travaux théoriques sur l’interaction électron/matière/photon.
Parmi ses distinctions figurent le prix Guinier de la Société Française de Physique (2002), le prix quadriennal FEI-EM (2012) de la Société Européenne de Microscopie, ainsi que la médaille Agar de la Royal Society of Microscopy (2015).
ERC AdG 2024 : Free Electrons to Bound Electrons and Photons Quantum Coherent Coupling (FreeQCC)
Depuis peu, un nouveau champ de recherche émerge à l’intersection entre la physique des faisceaux d’électrons rapides et celle de la cohérence quantique : l’optique quantique d’électrons rapide. Le projet FreeQCC vise à explorer deux problèmes fondamentaux : peut-on intriquer un électron rapide et un photon ? Peut-on observer des superpositions quantiques d’états d’un atome à l’aide d’un électron rapide ? Pour y répondre, le projet s’appuie sur les récentes avancées en microscopie électronique et en nano-optique, afin de concevoir des expériences inédites à très haute résolution spatiale, temporelle et énergétique. Il s’agira ainsi de manipuler finement l’état quantique d’électrons libres interagissant de façon quantiquement cohérente avec des systèmes quantiques nanométriques, comme des qubits solides. En combinant théorie et innovation technologique, FreeQCC ambitionne ainsi de franchir une étape majeure dans la compréhension de l’interaction entre électrons rapides et systèmes quantiquement cohérents.
Cependant, les propriétés de cohérence quantique — telles que les oscillations de Rabi dans un atome exposé à un champ photonique (à gauche) — restent inaccessibles avec ces techniques.
C’est le principal défi de FreeQCC : comprendre et exploiter les propriétés de cohérence quantique des électrons et des photons afin de surmonter cette limitation.