Systèmes topologiques
David Carpentier, Pierre Delplace, Andrei Fedorenko
Le thème Systèmes Topologiques désigne l’étude des propriétés topologiques d’une large classes de systèmes physiques, tant quantiques que classiques. Il s’inscrit dans la continuité de la description des phases topologiques de la Matière Quantique, tels que les isolants topologiques, l’effet Hall quantique ou les semi-métaux de Dirac et de Weyl, qui possèdent des fonctions de réponses quantifiées par la topologie et des états de bord protégés, mais inclue aussi d’autres types de systèmes, qu’ils soient conçus en laboratoire ou naturels, et où le rôle de la topologie peut être différent de celui qu’il joue habituellement en Matière Quantique.
L’équipe Physique Théorique combine différentes techniques numériques et analytiques (théorie adiabatique, semi-classique, théorie des champs), et emprunte aux mathématiques (géométrie différentielle, théorèmes d’indices) pour décrire les aspects topologiques de systèmes physiquement très variés. Elle étudie notamment les liens entre les propriétés topologiques et les aspects dynamiques, de désordre, de nonlinéarité, ou de non-herméticité de ces systèmes. Dans le domaine quantique, elle s’intéresse par exemple aux semi-métaux de Weyl, aux champs de jauge artificiels avec des atomes froids, aux dynamiques quantiques induites par des couplages topologiques entre différents degrés de libertés ou encore à l’apparition d’une gravitation analogue dans certains matériaux topologiques. Dans le domaine classique, elle explore de nouveaux états topologiques en mécanique, en photonique, en acoustique, ainsi que dans les fluides avec comme application les ondes en géophysique et en astrophysique.