Reproduction de : Thèse doctorat : Physique théorique : Cergy-Pontoise : 2005. / Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. p.123-126.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-10-13T18:16:43Z No. of bitstreams: 1 2014_ManuelaCarvalhodeAlmeida.pdf: 659048 bytes, checksum: 34e03788488d8be7194500016ead00a9 (MD5) / Approved for entry into archive by Tania Milca Carvalho Malheiros(tania@bce.unb.br) on 2014-10-20T12:17:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_ManuelaCarvalhodeAlmeida.pdf: 659048 bytes, checksum: 34e03788488d8be7194500016ead00a9 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-20T12:17:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_ManuelaCarvalhodeAlmeida.pdf: 659048 bytes, checksum: 34e03788488d8be7194500016ead00a9 (MD5) / Numa cadeia de spins XY fechada com um número N finito de sítios, condições de contorno desempenham um papel importante. Na literatura, os termos de fronteira são descartados. Além disto, existe uma correspondência entre teorias de gauge não-abeliana e cadeias de spin. O objetivo deste trabalho é prover um embasamento teórico sobre férmionse sistemas de spin para estudar esta correspondência no futuro e mostrarcomo teorias de gauge emergem de sistemas com número finitode graus de liberdade. Na cadeia de spin XY, focamos em discutir ostermos de fronteira, pois eles tem uma importância fundamental para o entendimento do modelo XY, explicando o aparecimento de degenerescências, além de mostrar que o limite termodinâmico pode esconder sutilezas. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / In a closed XY spin chain with finite number N of sites, boundary conditionsplay a crucial role. In the literature, these boundary term arediscarded. Furthermore, there is a correspondence between nonabeliangauge theories and spin chains. Therefore, there is a correspondencebetween non-abelian gauge theory and spin chains. Our goal in thiswork is to provide a theoretical basis on fermions and spin systems inonder to study this correspondence in the future. In addition, to showhow gauge theory can emerge from systems with a finite number ofdegrees of freedom. In spin chain XY, we focus on discussing the boundarytermos, since they are fundamental to the understanding of the XYmodel, because they explain the degeneracies of the model. In addition,the thermodynamic limit can hide subtleties.

L'information quantique repose sur un traitement de l'information, non plus de manière classique, mais de manière quantique, afin d'augmenter l'efficacité de certains algorithmes informatiques. Un tel objectif nécessite de construire des registres quantiques fondés, par exemple, sur l'assemblage cohérent d'un grand nombre de systèmes quantiques individuels qui jouent alors le rôle de bits d'information quantiques. Dans ce contexte, le centre coloré NV du diamant fait l’objet de nombreuses recherches car il est l’un des rares systèmes pouvant être utilisé comme bit quantique à l’état solide et à température ambiante. Cette thèse étudie les interactions du spin électronique du centre NV avec des spins nucléaires présents dans la matrice de diamant, dans le but de créer des registres quantiques hybrides dans le diamant. Dans un premier temps, nous expliquerons comment le spin électronique du centre NV peut être utilisé pour détecter des spins nucléaires disséminés dans le diamant. Puis, le centre NV sera exploité comme bit quantique auxiliaire pour initialiser l'état de ces spins nucléaires, soit en tirant profit d'un anti-croisement de niveaux, soit en implémentant une mesure projective. Enfin, nous analyserons les origines des limitations des temps de cohérence des centres NV dans les échantillons de diamant ultrapurs, provenant de l'interaction avec un bain de spins nucléaires environnant. Outre leur intérêt en information quantique, l’étude et le contrôle des spins dans le diamant ouvrent la voie à la réalisation de nano-capteurs ultrasensibles, dont les applications couvrent des domaines très variés de la physique moderne. / The principle of quantum information relies on processing information, not from a classical point of view but from a quantum one, in order to increase the efficiency of some computer algorithms. Fulfilling such a goal requires the construction of a quantum register, for instance by coherently putting together a large number of individual quantum systems which play the role of quantum information bits. In this respect, a lot of research has focused on the NV colored center of diamond as it constitutes one of the few systems which can be used as a solid-state quantum bit at room temperature. This doctoral thesis studies the interactions between the NV electronic spin and surrounding nuclear spins located in the diamond matrix, with the intention of creating diamond quantum hybrid systems. We first explain how the NV electronic spin can be used to detect nuclear spins dispersed inside the diamond. Then, we use the NV center as an ancillary quantum bit to initialize the state of these nuclear spins, either by benefitting from a level-anticrossing, or by implementing a projective measurement. Finally, we analyse the origins of the limitation of the coherence time of NV centers in ultrapure diamond samples caused by the interaction with a surrounding nuclear spin bath. Besides their interest for quantum information processing, the study and control of spins in diamond also open the path to making highly sensitive nano-sensors, for which applications can be found in numerous fields of modern physics.

La polarisation dynamique nucléaire (DNP pour son acronyme en anglais) est une des techniques les plus prometteuses d’amélioration de l’IRM. En pratique, on voudrait utiliser la résonance magnétique nucléaire (RMN) sur d’autres noyaux que ceux d’hydrogène, par exemple le carbone. Pour pouvoir détecter le carbone, sa polarisation de spin doit être augmentée. À l’équilibre thermodynamique — à basse température et forts champs magnétiques — les électrons sont bien plus polarisés que tout système de spin nucléaires, ce qui est dû à leur plus petite masse. La technique de DNP consiste à amener le système hors d’équilibre avec une irradiation par des microondes. Cette irradiation va induire le transfer de polarisation des spins électroniques vers les spins nucléaires. Pendant ma thèse, j’ai étudié, par des méthodes analytiques et numériques, la compétition entre les interactions dipolaires présentes entre les spins électroniques (qui peuvent se régler expérimentalement) et le désordre naturellement présent dans l’échantillon. Pour ce faire, j’ai proposé deux modèles : une chaîne de spins d’Heisenberg et un système de fermions libres dans le modèle d’Anderson. J’ai trouvé l’existence de deux régimes : Pour le régime de fortes interactions, l’état stationnaire a des traces d’un comportement thermodynamique, étant caractérisé par une température effective. Dans le régime de faibles interactions, il n’est pas possible de définir une température effective, et l'on peut le relier à une phase de many-body localization (ou localisation d'Anderson). Mes recherches portent sur l’étude des propriétés deux phases en relation avec la performance de la DNP et j’ai trouvé qu’elle est optimale à la transition entre les deux phases. Ce résultat intéressant a récemment été confirmé par des expériences menées à l’École Normale Supérieure de Paris. / Dynamic nuclear polarization (DNP) is one of the most promising techniques towards a new generation of Magnetic Resonance Imaging (MRI). The idea is to use the Nuclear Magnetic Resonance (NMR) in other nuclei rather than the traditional hydrogen, such as carbon. For the carbon signal to be detected, one needs to enhance its spin polarization. In thermal equilibrium — at low temperature and high magnetic field — electron spins are far more polarized than any system of nuclear spins, which is due to their smaller mass. With the DNP technique we bring the system out-of-equilibrium irradiating it with microwaves. This triggers polarization transfer from the electron spins to the nuclear ones. During my Ph.D, I have studied both analytically and numerically the competition between the dipolar interactions among electron spins (which can be tuned experimentally) and the disorder naturally present in the sample. I proposed two models to study DNP: a Heisenberg spin-chain and a system free-fermions in the Anderson model. Two different regimes were found : For strongly interacting electron spins, the out-of-equilibrium steady state displays an effective thermodynamic behavior characterised by a very low spin temperature. In the weakly interacting regime, it is not possible to define a spin temperature, and it is associated to a many-body localized phase (or an Anderson-localized phase). My research was focused on the properties of the two phases with respect to the performance of DNP, and I found it to be optimal at the transition between the two. This is a very important result that has been verified by recent experiments carried in École Normale Supérieure de Paris.

Cette thèse traite de composés magnétiques géométriquement frustrés, cristallisant dans la structure pyrochlore, c'est-à-dire un arrangement tri-dimensionnel de tétraèdres reliés entre eux par leurs sommets. Tout d'abord, on montre que le liquide de spins Tb2Ti2O7 pose un certain nombre de difficultés quant à sa fabrication, certaines propriétés physiques mesurées étant très dépendantes des conditions de croissance. Cependant, deux températures caractéristiques, indépendantes des échantillons, à 2 et 50 K, ont pu être mises en évidence par différentes techniques expérimentales, et ce, sur différents échantillons. Ensuite, l'étude de la dynamique de spins dans Tb2Sn2O7, une glace de spins ordonnée, suggère l'existence d'un mécanisme complexe, caractérisé par plusieurs temps de fluctuations, dont l'un est de l'ordre de 10^{-10} s. Pour ces deux composés, il est montré, par des mesures microscopiques mais également macroscopiques, que les niveaux de champ cristallin de plus basse énergie sont deux singulets, séparés d'environ 2 K, et non un doublet comme généralement admis. Concernant l'étude du composé antiferromagnétique Er2Ti2O7 de symétrie XY, certaines mesures suggèrent une dynamique de spins à basse température, conséquence d'excitations. Enfin, l'analyse des résultats obtenus pour le composé antiferromagnétique Heisenberg Gd2Sn2O7 met en évidence des contradictions concernant l'existence ou non d'une dynamique de spins à basse température.

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Thèse de doctorat : Physique des particules : Strasbourg 1 : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 205-211.

Dans cette thèse, nous avons étudié quelques aspects fondamentaux de la gravitation quantique à boucles (Loop Quantum Gravity ou LQG). Tout d'abord, nous avons discuté le choix de la représentation polymère dans ce programme de quantification de la relativité générale. Pour cela, nous avons considéré la corde bosonique comme modèle-jouet sur lequel on peut tester les méthodes de quantification de la LQG. Dans cette optique, nous avons introduit et étudié une formulation originale de la corde bosonique, dite corde algébrique. Ensuite, nous nous sommes intéressé au problème important du choix de la jauge temporelle en LQG. Ce choix permet de passer d'un groupe de jauge non-compact (le groupe de Lorentz) à un groupe de jauge compact (le groupe des rotations) et ainsi d'obtenir un spectre discret des opérateurs de géométrie. Nous avons montré qu'il est possible de ne pas faire le choix de la jauge temporelle, de pouvoir quantifier malgré tout la théorie et de retrouver un spectre discret des opérateurs de géométrie même avec un groupe de jauge non-compact. Enfin, nous nous sommes attaché à comprendre le lien entre les approches canonique et covariante afin de tester la validité du nouveau modèle de mousse de spins introduit par Engle, Peireira, Rovelli et Livine (EPRL). / No summary available

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:06:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo945_1.pdf: 1972275 bytes, checksum: faf69ec63b01c315fa88949dbaf22651 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Sandoildo Freitas Tenório, Antônio; Domingues Coutinho Filho, Maurício. Phase transitions and thermodynamics of quasione- dimensional quantum rotor and spin systems. 2009. Tese (Doutorado). Programa de Pós-Graduação em Física, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2009.

Neste trabalho analisamos o comportamento dinâmico de um modelo clássico e de um modelo quântico de spins na presença de um campo magnético externo. Para estudar a dinâmica de um sistema de spins clássico utilizamos um modelo de Ising bidimensional com interações entre spins primeiros vizinhos na direção vertical diferente daquelas entre spins primeiros vizinhos na horizontal. Através do formalismo da equação mestra, e considerando o processo estocático de Glauber dentro da aproximação de pares dinâmica, determinamos os diagramas de fases estacionários para o modelo na presença de campos magnéticos estáticos e oscilantes no tempo. Dependendo dos valores da razão entre os acoplamentos na horizontal e na vertical, da frequência e da amplitude do campo oscilante, obtemos diagramas de fases onde estão presentes os ordenamentos ferromagnético, paramagnético e antiferromagnético. Além disso, a transição entre as fases pode ser contínua ou descontínua dependendo dos valores dos parâmetros. O modelo também pode apresentar um comportamento tricrítico. O modelo de Ising em um campo transverso unidimensional à temperatura nula foi o modelo escolhido para estudarmos a resposta de sistemas quânticos de spins sujeitos a campos magnéticos que oscilam periodicamente no tempo. Usamos a aproximação de campo médio e simulações de Monte Carlo para determinar a linha de transição contínua entre as fases ferromagnética e paramagnética presentes no diagrama de fases dinâmico do modelo. / In this work we have analized the dynamical behavior of a classical and of a quantum spin model subject external magnetic fields. For a better understanding of the dynamics of a classical spin system we have chosen a two-dimensional Ising model with interactions between first neighbors in the horizontal direction different from that of the vertical direction. By using the master-equation formalism and taking the stochastic Glauber process, within the dynamical pair approximation, we have determined the stationary phase diagrams of the model for static and oscillating magnetic fields. Depending on the values of the ratio between the horizontal and vertical couplings, the frequency and the amplitude of the time dependent field, we have obtained phase diagrams where the ferromagnetic, paramagnetic and antiferromagnetic phases are present. Besides, the transition between these phases can be continuous or discontinuous depending on the values of the parameters. The model may display also a tricritical behavior. We have also chosen the transverse Ising model in one dimension at zero temperature to study the response of the quantum spin systems subject to time dependent external fields. We have used the mean-field approximation and the Monte Carlo simulations to determine the continuous transition line between the ferromagnetic and paramagnetic phases.