In this thesis, the clean angular observables in the $\bar{B} \to D^{*+} \ell^- \bar{\nu}_{\ell}$ angular distribution is studied. Similar angular observables are widely studied in $B \to K^* \mu^+ \mu^-$ decays. We believed that these angular observables may have different sensitivities to different new physics structures.

In the presented work, first principle studies on electronic structure, stability, and magnetic properties of metal chalcogenide, CrnTem clusters have been carried out within a density functional framework using generalized gradient functions to incorporate the exchange and correlation effects. The energetic and electronic stability was investigated, and it was found that they are not always correlated as seen in the cluster Cr6Te8 which has smaller gap between its HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) and LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) and a high electron affinity of 3.39 eV indicating lower electronic stability whereas higher fragmentation energy indicating energetic stability. The high electron affinity shows that the stability of Cr6Te8 cluster can be enhanced by adding charge donating ligands including PEt3 to form stable Cr6Te8(PEt3)6 clusters as seen in experiments. The other cluster of interest was Cr4Te6 in which energetic stability was accompanied with electronic inertness marked by its large HOMO-LUMO gap, non-magnetic ground state and high fragmentation energy.

Un supersolide est un solide élastique bien qu'en partie superfluide. La supersolidité, mise en évidence expérimentalement dans l'hélium 4 en 2004, semble paradoxale et reste controversée. Par ailleurs, en dessous de 200 mK où la supersolidité apparaît, le module de cisaillement augmente. Ces deux propriétés sont très dépendantes du désordre cristallin et la température de la transition dépend de la concentration en impuretés 3He même en dessous du ppb. Dans cette thèse, nous avons étudié les propriétés mécaniques de monocristaux 4He dans la limite d'une extrême qualité et pureté cristalline. Nous avons réalisé des cavités acoustiques permettant, à l'aide de transducteurs piézoélectriques, de mesurer la résonance acoustique de cristaux 4He dont l'orientation est mesurable optiquement. Nos résultats montrent que les dislocations sont responsables de l'anomalie des coefficients élastiques et que le piégeage par les impuretés 3He à basse température explique la variation de rigidité des cristaux. Cette variation est parfois très importante (∼86 %) et implique le déplacement de lignes de dislocations sur des distances macroscopiques à des vitesses relativement importantes. Nous avons aussi réalisé des mesures du moment d'inertie de cristaux 4He dans un oscillateur de torsion transparent. Les monocristaux présentent une anomalie de rotation qui s'interprète davantage comme une anomalie élastique que par l'apparition de la supersolidité. Nos résultats illustrent principalement la remarquable plasticité quantique des cristaux 4He.

Les lasers femtoseconde sont des sources de très haute précision pour la métrologie. La possibilité de produire des états comprimés dans ce régime pourrait conduire à une amélioration des mesures physiques. Dans une première partie, j'introduirai une limite de sensibilité pour l'estimation de paramètres portés par le champ électromagnétique, utilisant des ressources gaussiennes quelconques. Il peut être montré qu'un état comprimé monomode, sur un mode bien défini, est optimal d'un point de vue expérimental. Je présenterai alors un schéma simple et général, utilisant une détection homodyne, qui permet de mesurer de façon optimale des paramètres portés par le champ électromagnétique. Dans une seconde partie, je présenterai les résultats expérimentaux que nous avons obtenus en utilisant un oscillateur paramétrique optique femtoseconde pompé de façon synchrone. J'exposerai la production d'états comprimés en intensité dans ce régime ainsi que la preuve du caractère multimode de la lumière produite. Ceci constitue une étape majeure pour la production d'états multimodes sur mesure en régime femtoseconde.

L'utilisation de boucles de rétroaction est au cœur de nombreux systèmes de contrôle classiques. Un contrôleur compare le signal mesuré par une sonde à la valeur de consigne. Il dirige alors un actionneur pour stabiliser le signal autour de la valeur ciblée. Étendre ces concepts au monde quantique se heurte à une difficulté fondamentale : le processus de mesure modifie inévitablement par une action en retour le système à contrôler. Dans ce mémoire, nous présentons la première réalisation d'une boucle de rétroaction quantique utilisée en continu. Le système contrôlé est un mode du champ électromagnétique piégé dans une cavité Fabry-Pérot micro-onde de très haute finesse. Des atomes de Rydberg circulaires réalisent par une succession de mesures dites faibles une mesure quantique non-destructive du nombre de photons dans le mode. Étant donnés les résultats de ces mesures, et connaissant toutes les imperfections expérimentales du système, un ordinateur de contrôle estime en temps réel la matrice densité du champ piégé dont il déduit l'amplitude de champs micro-ondes classiques à injecter permettant de stabiliser l'état du champ autour d'un état cible. Dans ce mémoire, nous montrons comment nous avons été capables de préparer sur demande et de stabiliser les états de Fock du champ contenant de 1 à 4 photons.

L'avenir des communications quantiques réside dans le développement de répéteurs pour lesquels une mémoire quantique est nécessaire et permet de chaîner plusieurs transferts d'intrication. Ces mémoires exigent une largeur spectrale très étroite (< 100MHz), ce qui impose des contraintes fortes sur la qualité des sources de paires de photons intriqués. Dans le cadre de cette faible largeur spectrale, nous étudions les performances des sources de photons jumeaux basées sur la fluorescence paramétrique dans un cristal non-linéaire. Pour assurer la propagation sur de longues distances, les photons sont émis à 1550 nm et couplés dans des fibres optiques. Pour les besoins de synchronisation, nous nous intéressons au cas de sources impulsionnelles. Après une étude de l'effet de leurs différents degrés de liberté sur leurs performances, nous apportons deux contributions utiles à la réalisation de sources optimales. La première, basée sur une étude théorique confirmée par l'expérience, est un résultat nouveau et général donnant les conditions optimales d'interaction paramétrique en vue de maximiser non pas la brillance de la source, mais l'efficacité d'extraction des paires, critique du point de vue de la qualité. La seconde contribution consiste en une technique originale de mesure directe de cette efficacité d'extraction. Outre les mesures de taux de détection (coups simples et coïncidences) effectuées par exemple lors d'une mesure de Bell, cette technique ne fait appel qu'à la connaissance de la forme spectrale du filtrage des photons jumeaux. Ces résultats théoriques de portée générale, et la technique simple développée, constituent deux éléments d'une étude détaillée des sources basée sur la fluorescence paramétrique.

Organometallic pyridazines and compounds derived from them have been of interest in polymer research due to their atypical environmental stability (as compared to other non-aromatic organic semiconductors) as well as their conductivity. The off-metal synthesis and characterization of several pyridazyl thallium, manganese, and rhenium complexes, beginning with fulvenes 1,2- C5H3(COHR)(COR), are reported here. The diacyl fulvenes were treated with hydrazine hydrate to ring close to pyridazines. Next, the pyridazines were converted to their respective thallium salts through treatment with thallium (I) ethoxide. Lastly, the salts were transmetallated into the respective rhenium or manganese complexes through treatment with the respective metal bound to five carbonyl groups and one bromide (MnCO5Br, ReCO5Br). Our research focused on the synthesis of a variety of 5,6-fused ring pyridazines that will act as a model for homeland security research in polymer studies and medicinal research. Synthesis and characterization of several aryl-substituted 5,6-fused ring pyridazines have been completed. The fulvenes, pyridazines, and thallium salts are important compounds for research due to their reactivity and stability in moisture and air. The complexes synthesized were confirmed using mass spectrometry, infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance spectroscopy, and elemental analysis. Single crystal X-ray diffraction confirmed the structure of x compound 1A. As evidenced by related previous papers published by the research group, the synthesized complexes displayed stability to air, moisture, and temperature.18, 19, 23, 25

Réaliser des expériences d'interférence à quelques électrons est un enjeu majeur de l'optique électronique. Ceci nécessite de disposer d'une source inédite capable d'émettre de manière systématique un nombre arbitraire de quasi-particules formant un paquet d'onde cohérent. Considérons une source de courant résultant de l'application de pulses de tensions sur un canal unidimensionnel balistique. Généralement, la charge q émise par pulse est accompagnée d'une quantité statistique N+ d'électrons et de trous, de charge totale nulle. Cependant, ces excitations supplémentaires disparaissent pour des pulses Lorentziens. Alors le nombre de quasi-particules émises est certain, et on réalise ainsi une source fiable à n-électrons indiscernables. Dans ce travail de thèse, nous réalisons cette source en appliquant des pulses de tension sub-nanosecondes sur un contact ponctuel quantique (QPC) réalisé sur une hétérostructure d'GaAs/AlGaAs. Lorsque le QPC n'est pas utilisé à transmission parfaite, le bruit de partition permet de compter le nombre d'excitations. Cette mesure permet de tester la disparition de N+ pour des pulses Lorentziens injectant des charges entières, et apporte également des informations sur la nature des excitations, notamment une spectroscopie des processus d'absorption et d'émission de photon qui leur donnent naissance. Nos expériences comparent des pulses Lorentziens, sinusoïdaux et carrés et montre les particularités de l'excitation générée par les pulses Lorentziens. Les résultats expérimentaux, qui incluent les effets de température, sont en accord quantitatif avec les prédictions théoriques.

CETTE THESE A EU POUR OBJET DE REALISER EXPERIMENTALEMENT L'INTEGRATION DE CIRCUITS DE BOITE QUANTIQUE (QD) DANS UNE ARCHITECTURE D'ELECTRODYNAMIQUE QUANTIQUE EN CAVITE SUR CIRCUIT (CQED). L'INTERET DE CES SYSTEMES HYBRIDES RESIDE DANS L'INTERACTION LUMIERE-MATIERE QUI S'OPERE ENTRE LES PHOTONS DE LA CAVITE MICROONDE ET LES ELECTRONS DU QD. DANS CE TRAVAIL DE THESE, IL A ETE CHOISI D'UTILISER DES NANOTUBES DE CARBONE COMME MATERIAU POUR LES QDS. EN EFFET, ILS PERMETTENT L'OBSERVATION DE DIFFERENTS REGIMES DE TRANSPORT ELECTRONIQUE (FABRY-PEROT, BLOCAGE DE COULOMB ET KONDO) ET ILS SONT EGALEMENT POLYVALENTS VIS-A-VIS DES MATERIAUX AVEC LESQUELS IL EST POSSIBLE DE LES CONTACTER (METAL NORMAL, SUPRACONDUCTEUR, FERROMAGNETIQUE). LA REALISATION EXPERIMENTALE DE CES DISPOSITIFS A PERMIS DE MESURER UN COUPLAGE ELECTRON-PHOTON DE L'ORDRE DE 100MHZ, COMPARABLE AUX COUPLAGES OBTENUS EN CQED TRADITIONNELLE. CE COUPLAGE EST REGLABLE PAR DES MOYEN PUREMENT ELECTRIQUES. ENFIN, NOUS AVONS MIS EN EVIDENCE L'INTERACTION A DISTANCE ENTRE DEUX QDS SEPARES DE 80µM, PAR L'INTERMEDIAIRE DES PHOTONS MICROONDES. CES RESULTATS DEMONTRENT LE POTENTIEL DE CES DISPOSITIFS POUR DES APPLICATIONS A LA MANIPULATION DE L'INFORMATION QUANTIQUE AINSI QUE LA SIMULATION SUR PUCE DE PROBLEMES DE MATIERE CONDENSEE. NOUS AVONS PU AINSI MESURER LA CAPACITE QUANTIQUE DES QDS, NOTAMMENT DANS LE REGIME KONDO, ET SIMULER LE DECALAGE POLARONIQUE ELECTRON-PHONON, DANS LE CAS DE L'INTERACTION A DISTANCE ENTRE LES DEUX QDS.

Nous évaluons l'interaction de Casimir entre un miroir plan et un miroir sphérique, à température arbitraire, en tenant compte de la réflexion imparfaite. Cela nous permet d'étudier la riche dépendance à la géométrie de l'effet Casimir, et d'estimer l'erreur faite par l'approximation de proximité (PFA), communément utilisée pour cette configuration sphère-plan qui est celle des expériences. Pour cette évaluation nous appliquons la méthode de diffusion, basée sur la théorie des réseaux optiques, à la géométrie sphère-plan. La température est prise en compte par la formule de Matsubara. La réflexion sur le plan est exprimée à l'aide d'ondes planes, celle sur la sphère à l'aide d'ondes sphériques, entraînant un développement multipolaire. Les indices (l,m) de ces dernières sont tronqués à une valeur maximale pour l'évaluation numérique. Nous étudions d'abord le cas de la température nulle. Les résultats numériques permettent de caractériser l'erreur des différentes méthodes d'approximation, en fonction du modèle utilisé pour les miroirs, et de mettre en évidence des corrélations entre les effets de géométrie et de conductivité finie. Nous analysons ensuite la dépendance de l'effet Casimir à la température. Pour des miroirs parfaits, nous observons des corrélations entre les effets thermiques et géométriques pouvant entraîner une contribution répulsive des photons thermiques à la force de Casimir. Ce phénomène peut être associé à l'apparition de valeurs négatives pour l'entropie. Enfin, pour des miroirs métalliques à température ambiante nous observons une grande variété de corrélations entre les effets de la géométrie, de la température et de la dissipation dans les métaux.