No presente trabalho propomos e estudamos um modelo teórico que denominamos Cristal de Wigner Blindado. Assumindo para este sistema uma estrutura ordenada, nos foi possível verificar a ocorrência de uma transição de fase entre as estruturas bcc e fcc, para este modelo em função da densidade e/ou do parâmetro de blindagem. Após esta análise estática nos estendemos aos aspectos dinâmicos. Determinamos os modos normais para estas estruturas obtendo espectros de frequência para diversas blindagem e/ou densidade. Levando o parâmetro de blindagem para o limite zero, recuperamos diversos resultados conhecidos para o Cristal de Wigner. Isto era esperado urna vez que este modelo apenas difere do nosso pela natureza das interações, que neste caso são puramente coulombianas, sem blindagem. Além disto, nos foi possível efetuar comparação com sistemas reais formados por esferas de poliestireno em suspensão aquosa, permitindo-nos concluir que o modelo por nós proposto é aplicável aos mesmos / We present and develop a theoretical model which we designate Screened Wigner Lattice (SWL). In the ordered phase of this system we were able to predict a bcc-fcc transition, by varying the screening parameter and/or the density. After this static analysis we calculated the normal modes of such crystals and got the frequency spectra in function of the screening and/or density. Taking for the screening parameter the limit zero we reproduced several results already known for the Wigner Lattice (WL). This was expected since the only difference between the SWL and WL models consists on the nature of the interaction, some of our theoretical results with experimental data obtained for crystals formed by polystyrene spheres in aqueous suspension. The agreement allows us to conclude that the SWL model applies for such systems

No presente trabalho propomos e estudamos um modelo teórico que denominamos Cristal de Wigner Blindado. Assumindo para este sistema uma estrutura ordenada, nos foi possível verificar a ocorrência de uma transição de fase entre as estruturas bcc e fcc, para este modelo em função da densidade e/ou do parâmetro de blindagem. Após esta análise estática nos estendemos aos aspectos dinâmicos. Determinamos os modos normais para estas estruturas obtendo espectros de frequência para diversas blindagem e/ou densidade. Levando o parâmetro de blindagem para o limite zero, recuperamos diversos resultados conhecidos para o Cristal de Wigner. Isto era esperado urna vez que este modelo apenas difere do nosso pela natureza das interações, que neste caso são puramente coulombianas, sem blindagem. Além disto, nos foi possível efetuar comparação com sistemas reais formados por esferas de poliestireno em suspensão aquosa, permitindo-nos concluir que o modelo por nós proposto é aplicável aos mesmos / We present and develop a theoretical model which we designate Screened Wigner Lattice (SWL). In the ordered phase of this system we were able to predict a bcc-fcc transition, by varying the screening parameter and/or the density. After this static analysis we calculated the normal modes of such crystals and got the frequency spectra in function of the screening and/or density. Taking for the screening parameter the limit zero we reproduced several results already known for the Wigner Lattice (WL). This was expected since the only difference between the SWL and WL models consists on the nature of the interaction, some of our theoretical results with experimental data obtained for crystals formed by polystyrene spheres in aqueous suspension. The agreement allows us to conclude that the SWL model applies for such systems

Dans ce travail nous explorons numériquement le diagramme de phase d'un système quantique d'électrons en interaction Coulombienne et en présence de désordre. Pour cela, nous étudions un modèle sur réseau dont la diagonalisation exacte, à l'aide d'un algorithme de Lanczos, nous donne les énergies et les états propres du système. L'étude de ces systèmes est motivée par des expériences récentes (1994 Kravchenko et al) montrant une transition métal-isolant dans des gaz bidimensionnels d'électrons, pour des énergies Coulombienne dix fois plus importantes que l'énergie cinétique. Les principaux résultats concernent l'état fondamental du cas bidimensionnel. On développe la théorie de perturbation autour du cristal de Wigner. On calcule en particulier le courant permanent dont le signe, qui est indépendant du désordre, se déduit par une règle simple que l'on donne ici. On a aussi étudié des systèmes de quelques électrons: on met en évidence une correspondance entre le comportement de ces systèmes et les résultats des expériences de transports et de magnétisme (1999 Mertes et al). On montre, en particulier, l'existence d'un régime, à des interactions intermédiaires, entre le cristal de Wigner à forte interaction et le verre de Fermi à faible interaction. L'état fondamental, dans ce régime, possède des caractéristiques à la fois du solide et du liquide, conformément a la conjecture d'Andreev-Lifshitz. Dans la dernière partie, on s'intéresse au problème de deux particules en interaction sur une chaîne désordonnée, où une interaction locale conduit à une délocalisation partielle de certains états (1994 Shepelyansky). En considérant une interaction Coulombienne, on montre qu'on a une délocalisation spatiale de ces états. On montre aussi que les statistiques spectrales sont identiques à celle d'un métal diffusif : on obtient une statistique de Wigner-Dyson, alors qu'avec une interaction locale on atteint seulement une statistique intermédiaire de semi-Poisson.

Le domaine de l'information quantique tire partie des lois de la mécanique quantique pour élaborer des protocoles de traitement de l'information originaux. Des réseaux qui transportent ce type d'information ont déjà été démontrés mais leur portée est cependant limitée à une centaine de kilomètres à cause des pertes en ligne. Pour franchir cette limite l'élément clef à développer est une mémoire quantique, c'est à dire un milieu atomique capable de stocker un état quantique et dont les performances reposent conjointement sur un excellent couplage avec la lumière (pour les phases d'écriture ou de lecture) et un temps de cohérence important (pour la phase de stockage). Les ions piégés constituent un candidat intéressant pour l'implémentation d'une mémoire quantique, notamment car ils peuvent présenter d'excellentes propriétés d'isolation par rapport à leur environnement. La difficulté à réaliser une mémoire quantique avec des ions piégés tient en particulier à l'obtention d'un couplage important entre l'ensemble d'ions et la lumière, c'est à dire l'obtention d'un nuage atomique le plus dense et froid possible. Durant le travail de thèse, nous avons développé un ensemble expérimental capable de confiner, refroidir et observer plusieurs millions d'ions. Une méthode originale de chargement du piège fondée sur l'absorption simultanée de deux photons a été développée, nous permettant de limiter l'énergie initiale d'un ion et la pollution de l'environnement d'un tel nuage. Un piège de Paul linéaire de dimensions centimétriques a été dessiné et fabriqué au laboratoire pour confiner les ions et faciliter le régime de très faible température. En utilisant une technique de refroidissement laser, nous avons atteint ce régime dans lequel les ions adoptent une structure spatiale périodique, le cristal de Wigner. Cette structure a été observée dans des chaînes contenant quelques ions et dans des nuages dont la population dépasse le million. Les paramètres pertinents qui gouvernent la densité et la stabilité de ces cristaux ont été identifiés. Ces travaux sont une étape très encourageante pour l'obtention d'un couplage important entre les ions et la lumière, et la mise en oeuvre d'un protocole de mémoire quantique.