A l’heure des mégadonnées, du traitement et de l’échange d’informations de masse, le développement de nouvelles technologies liées à l’information est un défi important de notre société. Pour répondre à ce besoin grandissant, le monde de l’infiniment petit régi par les lois de la physique quantique offre d’importantes possibilités de développement technologique. Cette thèse s’inscrit dans le contexte de l’émergence des nouvelles technologies quantiques basées sur l’utilisation d’atomes artificiels. Nous nous sommes particulièrement intéressés aux possibilités offertes par les spins nucléaires uniques dans le diamant. Le début de ce mémoire de thèse vise à introduire les propriétés du défaut NV du diamant dont le spin électronique peut être utilisé pour détecter les spins nucléaires présents dans la matrice de diamant. Le caractère anisotrope de l’interaction hyperfine entre le spin électronique du centre NV et les spins nucléaires de 13C sera exploité pour initialiser l’état de ces spins nucléaires en tirant profit d’un anti-croisement de niveau. La structure particulière des niveaux d’énergie de ce système de spins à l’anti-croisement de niveaux nous permettra de revisiter le phénomène de piégeage cohérent de population avec un spin nucléaire unique à température ambiante. Enfin, en vue des applications technologiques de ce système, nous présenterons la mise en place d’une expérience de détection micro-onde du spin électronique associé au défaut NV permettant de s’affranchir de l’illumination optique qui représente la source principale de décohérence de l’état quantique des spins nucléaires. Les résultats obtenus dans cette thèse, relatifs au contrôle des systèmes de spins dans le diamant, s’inscrivent dans la perspective de développement des systèmes quantiques hybrides. Ainsi, l’association des longs temps de cohérence des spins nucléaires aux performances de calcul des bits quantiques supraconducteurs est une voie prometteuse de développement des technologies quantiques de l’information. / At a time where processing and exchanging big sets of data is one of the main challenge of our society, the development of technologies related to information based on the principles of quantum physics offer interesting new perspectives. This thesis is within the context of the emergence of new quantum technologies based on artificial atoms. We are particularly interested in the opportunities offered by single nuclear spins in diamond. The beginning of this thesis introduces the properties of the NV coloured center of diamond. In particular, we explain how the NV defect electronic spin can be used to detect nuclear spins dispersed in the diamond matrix. By making use, the anisotropic nature of the hyperfine interaction between the NV electron spin and 13C nuclear spins, we demonstrate nuclear spin initialization close to the nuclear spin levels anti-crossing. The specific structure of the spin system’s energy levels enables us to revisit the phenomenon of coherent population trapping with a single nuclear spin at room temperature. Finally, in the aim of developing new technologies based on this spin system, we describe the beginning of a project going towards the implementation of the micro-wave detection of a single electronic spin in diamond. This project is aiming to get rid of the optical illumination which is the main source of decoherence of the nuclear spin quantum state in diamond. The results obtained in this thesis about the control of spin systems in diamond, can be combined with the development of hybrid quantum systems. Thus, the combination of the long coherence time of nuclear spins with the computing performances of superconducting qu-bits is a promising development of quantum information technology.

Cette thèse se concentre sur la dynamique d'un système atomique froid qui se composede deux états internes d'atomes piégés dans un potentiel magnétique . La motivation decette thèse est une série d'expériences sur ce système réalisées en 2010, où un grandtemps de cohérence surprenante entre les deux états internes ont été observés. Cephénomène a été expliqué par la théorie cinétique qui a utilisé une approche de champmoyen. Dans cette thèse, nous essayons d'utiliser une approche différente et étudier leseffets de corrélations quantiques dans la dynamique du système. De plus, nous sommeségalement intéressés au phénomène de compression de spin qui est la redistribution desfluctuations quantiques dans le système de spin. Afin d'étudier les effets des corrélationsquantiques, nous proposons un modèle simplifié qui divise les atomes froids en deuxgroupes en fonction de leurs énergies de mouvement orbital dans le potentiel de piégeageet traitons chaque groupe comme un macro-spin. Les principaux ingrédients de ce modèlesont l'inhomogénéité du champ externe qui déphase les deux macro-spins et l'interactiond'échange entre les deux macro-spins, qui imite l'effet de rotation des spins identiques(ISRE), avec la condition initiale que les deux spins sont parallèle dans le plan transversaldu champ externe. Ensuite, nous étudions la dynamique du système classique où ladynamique ne dépendent pas de la taille des spins et une transition de synchronisation esttrouvée lorsque l'interaction d'échange est plus grande que le seuil , la moitié de l'inhomogénéité du champ externe. Une analyse de l'espace de phase révèle que cettetransition de synchronisation est liée à une transition de bifurcation et de la conditioninitiale. Ensuite, la dynamique quantique est étudiée où la taille de spin joue un rôleimportant dans la dynamique. Il n'y a pas de transition de synchronisation dans lessystèmes quantiques et du comportement dynamique très riche est trouvée. Dans ladynamique quantique , plusieurs échelles de temps caractéristiques apparaissent commela taille de spin augmente, ce qui est d'origine quantique. Ces échelles de temps dépendde la taille de spin et tous deviennent infinies lorsque la taille de spin est infinie. De cettefaçon, la limite classique est récupéré. Basé sur l’intensité de l'interaction d'échange ,deux modèles effectifs sont proposés pour calculer les échelles du temps quantiques lesplus petites, ce qui coïncide bien avec les résultats numériques. La compression de spinest également étudié avec ces modèles effectifs. / This thesis focuses on the dynamics of a cold atomic system which consists of two internalstates of atoms trapped in a magnetic trapping potential. The motivation of this thesis is aseries of experiments on such system carried out in 2010, where a surprising longcoherence time between the two internal states were observed. This phenomenon wasexplained by the kinetic theory which has used a mean-field approach. In this thesis, wetry to use a different approach and study the effects of quantum correlations in thedynamics of the system. In addition to that, we are also interested in the phenomenon ofspin squeezing which is the redistribution of quantum fluctuations in the spin system. Inorder to study the effects of the quantum correlations, we propose a simplified which splitsthe cold atoms into two groups based on their orbital movement energies in the trappingpotential and treat each group as a macro-spin. The main ingredients in this model are theinhomogeneity of the external field which dephases the two macro-spins and theexchange interaction between the two macro-spins, which mimics the identical spinrotation effect (ISRE), with the initial condition that the two spins lie parallel in thetransverse plane of the external field. Then we study the classical dynamics of the systemwhere the dynamics do not depend on the size of the spins and a synchronizationtransition is found when the exchange interaction is larger than the threshold, the half ofthe inhomogeneity of the external field. A phase space analysis reveals that thissynchronization transition is related to a bifurcation transition and the initial condition. Thenthe quantum dynamics is studied where the spin size plays an important role in thedynamics. There is no synchronization transition in the quantum systems and very richdynamical behavior is found. In the quantum dynamics, many characteristic time scalesemerge as the size of spin is increased, which are of quantum origin. These time scales isdependent of the spin size and all become infinite when the size of spin is infinite. In theway, the classical limit is recovered. Based on the strength of the exchange interaction,two effective models are proposed to calculate the smallest quantum characteristic timescales, which give very good agreement with the numerical results. Spin squeezing is alsostudied with these effective models.

Après plusieurs décennies de développement, l'interférométrie atomique est devenue un outil extrêmement performant pour mesurer des effets inertiels, tels que des accélérations et des rotations. De telles techniques sont maintenant envisagées pour une future génération de détecteurs d'ondes gravitationnelles afin de pousser les limites de l'état de l'art des détecteurs actuels. L'instrument MIGA (Matter-wave laser Interferometer Gravitation Antenna) couplera interférométrie atomique et optique pour étudier des perturbations du champ gravitationnel à basse fréquence (Hz et sub-Hz). Il consistera en un réseau de 3 interféromètres atomiques, simultanément interrogés par le champ électromagnétique résonnant au sein de deux cavités optiques de 150 m de long, en utilisant un ensemble d'impulsions de Bragg d'ordre π/2 - π - π/2. Des mesures gradiométriques permettront d'acquérir une forte immunité aux bruits sismique et newtonien, qui sont limitants pour les détecteurs terrestres optiques tels que LIGO et Virgo. Une expérience préliminaire est en développement au LP2N, à Talence (France), où un interféromètre est interrogé par deux cavités de 80 cm de long. Pour avoir une taille de faisceau suffisante afin d'interroger efficacement les atomes de 87Rb dans des cavités de cette longueur, nous utilisons une géométrie de cavité marginalement stable, constituée de deux miroirs plans situés à la focale d'une lentille biconvexe, où un mode gaussien de rayon de plusieurs mm peut résonner. / After few decades of development, atom interferometry has become an extremely efficient tool for measuring inertial effects such as accelerations and rotations. Such techniques are now envisioned for a future generation of gravitational wave detectors to push further the limit of the current optical detectors. The Matter-Wave Laser Interferometer Gravitation Antenna (MIGA) instrument will couple atom and optical interferometry to study perturbations of the gravitational field at low-frequencies (Hz and sub-Hz). It will consist of an array of 3 atom interferometers, simultaneously interrogated by the light field resonating inside two 150 m long optical cavities, using a set of high order Bragg pulses π/2 - π - π/2. Gradiometric measurements allows a strong immunity to seismic and newtonian noises which limit optical ground-based detectors such as LIGO and Virgo. A preliminary experiment is being developed at the LP2N laboratory, in Talence (France), where a single atomic cloud is interrogated inside two 80 cm long cavities. In order to interrogate efficiently the 87Rb atoms, a gaussian beam with a radius of several mm resonating inside these cavities is required. This can be achieved by using a marginally stable cavity geometry, composed by two plane mirrors located in the focal planes of a biconvex lens.

L’objectif de cette thèse est d’appliquer la théorie du contrôle optimal à la dynamique d’ensembles inhomogènes de spins. La première partie est dévouée au contrôle d’un ensemble de spins couplé à une cavité. La théorie est introduite en détail, et une méthode générale pour contrôler efficacement les spins est présentée. Plusieurs pulses sont déterminés dans les régimes de bonne et de mauvaise cavité. De même, les fonctions non linéaires généralisées sont utilisées afin de déterminer des approximations simples. Dans un second temps, le problème de la maximisation du Signal-sur-Bruit d’un écho de spin est abordé, et des conditions d’optimisations sont établies. Il est montré que les nouveaux pulses sont supérieurs à ceux de l’état de l’art, en termes de fidélité et d’augmentation du Signal-sur-Bruit. Par ailleurs, ils permettent d’explorer de nouvelles situations (e.g. mesure de FID (Free Induction Decay) en CQED avec un taux de perte de cavité plus long que T2∗). La seconde partie est dévouée à des problèmes de RMN/IRM standard. Deux situations de "sélectivité" sont étudiées. La première consiste à déterminer le pulse le plus court qui produit la transformation la plus sélective par rapport aux offsets. Dans le cas ultra-sélectif, la solution optimale est un arc singulier d’amplitude constante. Cependant, si des contraintes de robustesse sont ajoutées, la solution optimale peut-être un arc régulier. La seconde est celle de l’optimisation de base de données pour des expériences de MR-fingerprinting. Dans ce cas, un champ de contrôle est conçu pour générer une base de données "d’empreinte digitale" qui maximise le processus de reconnaissance entre spins de paramètres différents. / The goal of this thesis is to apply optimal control theory to the dynamics ofinhomogeneous spin ensembles. The first part focuses on the control of a spin ensemble coupled to a cavity. The theory is introduced in detail, and a general method to efficiently control spins ispresented. Several pulses are derived in the bad/good cavity regimes using numerical optimal control techniques. Additionally, non-linear generalized functions are used in order to derivesimple approximated solutions. In a second step, the problem of spin echo Signal to Noise Ratio maximization is investigated, and maximization conditions are derived. It is shown that new pulses are superior to state-of-the-art square pulses in terms of fidelity and SNR maximization. Moreover, they allow us to explore new situations (e.g. Free Induction Decay measurementsin cavity-QED with a cavity damping longer than T2∗). The second part focuses on standard NMR/MRI problems. Two distinct situations of selectivity are investigated. The first one consists of determining the time minimum pulse which produces the most offset-selective transformation. In the ultra-selectivity case, the optimal solution is a singular arc of constant amplitude. However,if additional robustness constraints are taken into account, the optimal solution can be a regular arc. The second situation is the optimization of databases for MR-fingerprinting experiments. In this case, a control field is designed so that it generates a fingerprint database which maximizesthe recognition process between several spins with different parameters.

Cette thèse est consacrée à l'étude mathématique et numérique du modèle de Hartree-Fock-Bogoliubov (HFB) pour les systèmes quantiques attractifs, qui est abondamment utilisé en physique nucléaire. Après avoir présenté le modèle et ses principales caractéristiques, nous expliquons comment le discrétiser et nous montrons des résultats de convergence. Nous examinons tout particulièrement l'algorithme de point fixe (parfois appelé Roothaan) et montrons qu'il converge ou alors oscille entre deux états dont aucun n'est solution du problème. Ceci généralise au cadre HFB des résultats de Cancès et Le Bris pour le modèle plus simple de Hartree-Fock dans le cas répulsif. Suivant ces mêmes auteurs, nous proposons un algorithme basé sur la contrainte relâchée et pour lequel la convergence est garantie. Dans la dernière partie de la thèse, nous illustrons le comportement de ces algorithmes par des simulations numériques pour plusieurs modèles. Dans un premier temps nous considérons un système purement gravitationnel où les particules interagissent avec le potentiel de Newton. Nos simulations montrent que la matrice d'appariement est toujours non nulle, un fait qui n'a pas encore pu être démontré rigoureusement. Nous étudions ensuite un modèle très simplifié pour la description de protons et neutrons dans le noyau atomique.

Cette thèse est consacrée à l'étude mathématique et numérique du modèle de Hartree-Fock-Bogoliubov (HFB) pour les systèmes quantiques attractifs, qui est abondamment utilisé en physique nucléaire. Après avoir présenté le modèle et ses principales caractéristiques, nous expliquons comment le discrétiser et nous montrons des résultats de convergence. Nous examinons tout particulièrement l'algorithme de point fixe (parfois appelé Roothaan) et montrons qu'il converge ou alors oscille entre deux états dont aucun n'est solution du problème. Ceci généralise au cadre HFB des résultats de Cancès et Le Bris pour le modèle plus simple de Hartree-Fock dans le cas répulsif. Suivant ces mêmes auteurs, nous proposons un algorithme basé sur la contrainte relachée et pour lequel la convergence est garantie. Dans dernière partie de la thèse, nous illustrons le comportement de ces algorithmes par des simulations numériques pour plusieurs modèles. Dans un premier temps nous considérons un système purement gravitationnel où les particules interagissent avec le potentiel de Newton. Nos simulations montrent que la matrice d'appariement est toujours non nulle, un fait qui n'a pas encore pu être démontré rigoureusement. Nous étudions ensuite un modèle très simplifié pour la description de protons et neutrons dans le noyau atomique.

The work in this thesis is motivated by the problem of localization of interacting particles. The qualitative investigation of Thouless-type arguments in Chap.~\ref{ch:interacting-particles} lead us to consider the question of competition between alternative propagation channels, a question which we studied in great detail in the form of a single particle problem with two parallel, coupled channels. The theory also naturally applies for the Anderson localization of hybrid particles such as polaritons. These systems have a common feature: Two or more propagating channels with parametrically different transport properties are coupled and compete with each other. The principal question is: What happens to the localization properties when a less localized lattice is coupled to a more localized one? Will the less localized lattice dominate the localization of the system or the more localized? The qualitative answer to this question depends on the dimensionality of the system. Correspondingly, we exactly solved the Anderson models on a two-leg ladder ($D=1$) and on a two-layer Bethe lattice (formally $D=\infty$). In one dimension, weak disorder has a strong localization effect. In the \emph{weak disorder limit} we have found that under \emph{resonance} conditions the localization lengths of two coupled chains are of the order of the localization length of the more localized, uncoupled leg. We may interpret this phenomenon as a manifestation of the fact that in one dimension the mean free path is the relevant length scale that sets the localization length. It is not surprising that the backscattering rate, and thus the ''worst'' leg of the chains determines the localization properties of a coupled system. If away from resonance the two legs are hardly affected by each other. However, the close relation (proportionality) between mean free path and localization length is special for one-dimensional systems. On coupled Bethe lattices, weak disorder is irrelevant to localization. The localization effect is significant only if the disorder is intermediate or strong. Therefore, resonance conditions, which require weak disorder as compared to the hopping, can not be achieved. In general, we found that the less disordered lattice is not affected much by the more disordered lattice in the presence of coupling, except in the case where the less disordered (delocalized) lattice is very close to the transition and the more disordered lattice is strongly localized, in which case the more disordered lattice can push the less disordered lattice to a localized phase. We believe that these trends persist in high dimensions ($D>2$) where the metal-insulator transition takes places at strong disorder. In two dimensions, the localization length becomes parametrically larger than the mean free path at weak disorder. However, since the proliferation of weak-localization and backscattering leads to complete localization (in the absence of special symmetries), we expect that a well propagating channel becomes more strongly localized upon resonant coupling to a more disordered channel, similarly as in one dimension. It might be interesting to investigate this numerically. Investigating the localization properties of few- or many-particle systems is more complicated. First, we should map an interacting Hamiltonian to the Anderson model in the few- many-particle Fock space [cf. Eq.~\ref{ipfham}]. Thereby, the interaction provides effective hopping among the Fock states. This hopping in Fock space can be organized into channels with rather different propagation characteristics [e.g. Fig.~\ref{four-par} for four particles], namely, faster channels and slower channels. According to our analysis, the slow channel dominates only if it is \emph{resonantly} coupled to the fast channel. If the two channels are away from resonance, the fast channel essentially dominates the localization properties. For the few-particle problems discussed in Chap.~\ref{ch:interacting-particles} we expect that the fast channel, that is, the hierarchical structure we predicted, dominates the delocalization of the interacting particles, since the resonance between the fast and slow channels should be an exception rather than a rule. At this stage, this remains a conjecture which needs to be tested further.

Ce manuscrit présente mes travaux de recherche depuis la fin de ma thèse début 2005. J'essaye en particulier de replacer mes recherches dans leur contexte, et d'expliquer mes choix scientifiques de façon chronologique. Les principaux résultats ont donne lieu a des publications. Celles-ci ont été écrites avec soin et c'est pourquoi, j'ai choisi de ne décrire les résultats principaux que de fa con succincte. Pour avoir plus de détails et pour retrouver les gures expérimentales, mes articles sont reproduits a la n de chaque chapitre et cites à l'endroit adéquat. J'ajoute parfois des parties plus techniques qui ne sont pas explicitées dans les publications. Le Chapitre 2 est une courte introduction au domaine des atomes ultrafroids, s'adressant a un lecteur non spécialiste. Cela permet de présenter mon domaine de recherche, c'est a dire l'utilisation des gaz d'atomes ultra-froids en tant que systèmes modèles pour l'étude des propriétés quantiques des systèmes a N-corps. Le chapitre 3 est consacre a mes recherches durant mon séjour postdoctoral de deux ans dans le groupe de T. Esslinger a l'ETH Zurich. J'ai participé a une série d'expériences utilisant une cavité de haute nesse pour détecter individuellement les atomes issus d'un gaz ultra-froids. J'explique la théorie de ce système quantique ouvert et sa résolution numérique qui permet de comprendre quantitativement le processus de mesure de la présence d'un atome dans la cavit e. Experimentalement, nous avons mis en œuvre une technique consistant a extraire deux faisceaux d'atomes en deux points distincts du nuage d'atomes pour avoir accès a la fonction de corrélation g1 en perturbant peu le système. Nous avons ainsi étudie la dynamique de la transition de Bose-Einstein de fa con beaucoup plus ne que cela n'avait et e 15 fait auparavant. Nous avons pu comparer la dynamique de croissance de la densite a la dynamique d'apparition de la cohérence. Nous avons ensuite observe le comportement de la fonction g1 dans le régime critique tr es proche de la condensation et extrait une valeur expérimentale de l'exposant critique associe a la longueur de cohérence. En n, nous avons mis en place un ascenseur a atomes constitue de deux lasers contra-propageants contrôles en phase. Le condensat de Bose-Einstein a ainsi et e transport e vers la cavite de haute nesse pour créer un système quantique couple atome-rayonnement dans un régime de couplage extrême et nouveau. Le chapitre 4 est d edi e a mes trois premières années (2007-2009) au laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'Optique dans le groupe d'optique atomique. J'explique d'abord le d em enagement du syst eme exp erimental a Palaiseau ainsi que les differentes ameliorations apportees au piege magn etooptique 2D. Nous avons realise un condensat de Bose-Einstein de rubidium par une methode entierement optique. Notre laser de piegeage est un laser a bre dop ee erbium de puissance a 1565 nm. Cette longueur d'onde n'avait jamais et e utilisee auparavant dans des experiences avec des atomes ultrafroids. Nous avons utilise les specifcites de ce laser, et notamment le fort decalage lumineux de la transition optique pour demontrer une technique de tomographie du champ lumineux vu par les atomes. Cette compr ehension des d ecalages lumineux nous a guide vers une melasse tres fortement decalee (environ 200 MHz) pour charger les atomes le plus e cacement possible dans le piege optique. Nous avons montre qu'une nouvelle geometrie permet de contrôler independamment la profondeur du piege et sa raideur, et ainsi d'optimiser l' evaporation dans le piege optique. En n, nous avons utilise notre dispositif pour une premiere application qui consiste a faire rebondir les atomes sur une onde stationnaire dans le but d'allonger le temps d'interrogation dans les interferometres o u les atomes sont en chute libre. Le trampoline a atomes peut fonctionner dans un r egime quantique o u les interferences entre chemins quantiques permettent d'allonger le temps de levitation. Le chapitre 5 est consacre a mes recherches sur les gaz 2D et desordonnes qui se poursuivent encore aujourd'hui. Lorsque les interactions entre atomes sont negligeables, la physique est a un corps. Le phenomene de diffusion a et e mis en evidence et caracteris e pour la premi ere fois avec des atomes ultra-froids dans un potentiel conservatif. En allant vers le regime quantique ou la longueur d'onde de DeBroglie des atomes devient de l'ordre de la taille caracteristique des grains de desordre, on s'attend alors a voir des effets de localisation d'Anderson, li es aux interferences entre ondes de mati ere. Les conditions necessaires pour observer la localisation d'Anderson dans un gaz en expansion sont detaillees. Pour des gaz pieges, les interactions jouent un r^ole predominant a 2D et la transition de Bose-Einstein est alors rem- 16 placee par une transition super uide de type Berezinskii-Kosterliz-Thouless. Exp erimentalement, nous avons etudie cette transition via la distribution en impulsion qui permet de caract eriser les propri et es de coherence du gaz. Ensuite, nous avons observe quantitativement l'in uence du d esordre sur la transition super uide. Nous formons alors un systeme quantique complexe pour lequel il n'y a pas de pr ediction th eorique pr ecise et dont la physique est liee a celle de certains materiaux de matiere condensee. J'insiste sur le rôle de la longueur de correlation du desordre en la comparant aux longueurs caracteristiques du gaz. Dans le regime d'un desordre correle a longue portee, l'approximation de densite locale est valable dans le desordre et alors des predictions quantitatives sur le diagramme de phase du systeme sont possibles. En n, je propose des directions pour nos recherches futures. Le refroidissement du potassium par un m ethode enti erement optique est un d e experimental mais permettra d'avoir acces a des resonances de Feshbach larges et ainsi de controler la force des interactions. De plus, un champ magnetique effectif donnera un parametre de controle suppl ementaire sur le syst eme. Ces deux outils seront utiles non seulement pour l' etude de la physique a un corps mais aussi pour une etude plus pr ecise du gaz de Bose 2D en pr esence de d esordre et d'interactions. On cherchera notamment a mettre en evidence le diagramme de phase et a observer une phase isolante exotique, le verre de Bose.

On peut distinguer deux formes à la spontanéité, la spontanéité autonome – le geste trouve son origine dans l’intériorité du sujet indépendamment des influences extérieures –, et la spontanéité hétéronome – forme de réaction, de laisser-aller, aux variations du milieu ambiant. La première est celle des danseurs « du mandala », tel que Carl Gustav JUNG a pu les observer, qui agissent involontairement en prise avec une grandeur intérieure. La seconde est celle des danseurs contemporains tels que les pratiquants de la danse Contact Improvisation de PAXTON, ou encore des danseurs de buto. Ces deux types de spontanéité renvoient à deux paradigmes scientifiques différents. Alors que PAXTON fonde explicitement sa pratique sur les lois de NEWTON, conçoit les rapports que l'individu entretient avec son environnement comme des interactions mécaniques, JUNG et Wolfgang PAULI pensent la relation de l'homme avec son environnement non seulement à travers la sensibilité et la causalité, mais aussi à travers un lien a-causal qu'est la psyché. Cette conception de JUNG et de PAULI se fonde sur les découvertes en physique quantique, principalement sur le concept de complémentarité de Niels BOHR Nous proposons ensuite une approche phénoménologique de cette danse grâce à laquelle nous dégageons une structure psychophysique inconsciente. Cette structure comporte trois plans du vécu psychophysique (individuel et collectif), emboîtés les uns dans les autres, que nous avons nommés : central, primaire et secondaire. Leur déploiement correspond à trois étapes de différenciation du non-moi au moi, ou si l'on préfère du on au je – architecture psychophysique qui fait écho à la structure métaphysique de PLOTIN. / A distinction can be made between two forms of spontaneity, i.e. the autonomous spontaneity – the gesture originates from the interiority of the subject, regardless of external influences-, and the heteronomous spontaneity – a kind of reaction, of letting go according to environmental changes. The first is the one of the dancers “of the mandala”, as observed by Carl Gustav Jung, who act unwillingly, caught up by an inner greatness. The second is the one of contemporary dancers, such as those practicing PAXTON’s Contact Improvisation, or as Buto dancers. Those two types of spontaneity refer to two different scientific paradigms. Whereas PAXTON explicitly bases his practice on Newton’s laws and conceives the relations of an individual with his/her environment as mechanical interactions, Jung and Wolfgang Pauli think the relation of men and their environment not only through sensitivity and causality, but also through the acausal link of psyche. JUNG and PAULI’s view is grounded on discoveries in particular physics, mainly on Niels BOHR’s concept of complementarity. We then propose a phenomenological approach of this dance, from which we identify an unconscious structure of movement. This structure includes three planes of psychophysical experience (individual and collective), which are nested in each other, that we call: central, primary and secondary.Their deployment correspond to three stages of the differentiation of the self and the non-self, or, one might prefer to say, of the we and the I – the psychophysics architecture that echoes PLOTINUS’ metaphysic structure.

Cette thèse est consacrée à l'étude mathématique et numérique du modèle de Hartree-Fock-Bogoliubov (HFB) pour les systèmes quantiques attractifs, qui est abondamment utilisé en physique nucléaire. Après avoir présenté le modèle et ses principales caractéristiques, nous expliquons comment le discrétiser et nous montrons des résultats de convergence. Nous examinons tout particulièrement l'algorithme de point fixe (parfois appelé Roothaan) et montrons qu'il converge ou alors oscille entre deux états dont aucun n'est solution du problème. Ceci généralise au cadre HFB des résultats de Cancès et Le Bris pour le modèle plus simple de Hartree-Fock dans le cas répulsif. Suivant ces mêmes auteurs, nous proposons un algorithme basé sur la contrainte relachée et pour lequel la convergence est garantie. Dans dernière partie de la thèse, nous illustrons le comportement de ces algorithmes par des simulations numériques pour plusieurs modèles. Dans un premier temps nous considérons un système purement gravitationnel où les particules interagissent avec le potentiel de Newton. Nos simulations montrent que la matrice d'appariement est toujours non nulle, un fait qui n'a pas encore pu être démontré rigoureusement. Nous étudions ensuite un modèle très simplifié pour la description de protons et neutrons dans le noyau atomique. / This work is devoted to the theoretical and numerical study of Hartree-Fock-Bogoliubov (HFB) theory for attractive quantum systems, which is one of the main methods in nuclear physics. We first present the model and its main properties, and then explain how to discretize it. We prove some convergence results, in particular for the simple fixed point algorithm (sometimes called Roothaan). We show that it converges, or oscillates between two states, none of them being a solution. This generalizes to the HFB case previous results of Cancès and Le Bris for the simpler Hartree-Fock model in the repulsive case. Following these authors, we also propose a relaxed constraint algorithm for which convergence is guaranteed. In the last part of the thesis, we illustrate the behavior of these algorithms by some numerical experiments. We first consider a system where the particles only interact through the Newton potential. Our numerical results show that the pairing matrix never vanishes, a fact that has not yet been proved rigorously. We then study a very simplified model for protons and neutrons in a nucleus.