À : Amphi 1 Laboratoire de Physique Théorique Bâtiment 210 Université Paris-Sud Orsay , à 14:30

Les petites machines, comme les moteurs moléculaires ou les particules actives, fonctionnent dans un environnement fortement fluctuant qui affecte leur efficacité ou leur puissance. L'objectif de cette thèse est de décrire les petites machines à l'aide de la thermodynamique stochastique et de la théorie des grandes déviations. En reliant localement puis globalement les courants aux forces thermodynamiques, on introduit une matrice de conductance hors d'équilibre, qui généralise la matrice d'Onsager pour un système stationnaire hors d'équilibre. Cela permet de majorer l'efficacité des machines par une fonction universelle qui ne dépend que du degré de couplage entre les courants d'entrée et de sortie. On obtient aussi de nouvelles relations générales entre puissance et efficacité. Du point de vue des fluctuations, la matrice de conductance hors d'équilibre est reliée à une borne quadratique pour les fonctions de grande déviation des courants. Cette borne permet d'obtenir des bornes pour les fonctions de grande déviation de l'efficacité, mais aussi de revisiter le théorème de fluctuation-dissipation comme une inégalité dans le cas des systèmes loin de l'équilibre. Pour terminer, on étudie l'effet d'une brisure d'ergodicité sur les fluctuations d'observables comme l'activité, les courants ou l'efficacité. En particulier, on calcule la fonction de grande déviation de l'efficacité pour un ensemble de nanomachines en interaction pour lesquelles un couplage fort et une brisure d'ergodicité apparaissent à la limite thermodynamique.

À : Amphi Blandin, LPS, Orsay , à 10:00

The subject of topology in oxides, in particular at the surfaces of perovskite oxides like SrTiO3, or at the interface of LaAlO3/SrTiO3 will be investigated in this thesis. Both compounds, at their (001) oriented surfaces, contain a metallic state confined to a few nanometers at the surface. In addition, we will show that there exist certain three band crossings around which perturbations will cause an inverted and gapped band spectrum to appear. These will lead to topological edge states which can be detected via induced superconductivity as in the case of topological quantum wells or superconductor-semiconductor nanowires. Next, the (111) oriented surface of LaAlO3/SrTiO3 will be studied where Hall transport measurements reveal a one to two carrier transition via electrostatic doping. An explanation based on a tight binding modelling including Hubbard U correlations, will be proposed which will give rise to band crossings between sub-bands promoting topological states. Finally, an ab-initio study of CaTiO3 will be performed to explain the metallic state which exists at its (001) oriented surface and to predict magnetism in the system. CaTiO3 is different from the other compounds studied previously, due to the large rotation and tilting of the oxygen octahedra surrounding the Ti, which complicates the picture. The structure with and without oxygen vacancies will be studied in-depth to provide details about the conduction band and their orbital characters.

À : , à 14:00

À : Salle conférence Bibliothèque Paris-Sud , à 13:30

À : Université Paris Diderot, bâtiment Condorcet 10 rue Alice Domon et Léonie Duquet 75013 PARIS , à 14:00

Les supraconducteurs non-conventionnels, plus spécifiquement les cuprates et les matériaux à base de Fer, sont des systèmes électroniques corrélés présentant, en plus de la phase supraconductrice, une phase électronique nématique qui brise la symétrie de rotation sous-jacente du cristal. Cette phase, d’origine électronique et purement quantique, présente un point quantique critique soupçonné de jouer un rôle dans la haute température critique supraconductrice ($T_c$) observée chez ces matériaux. Nous étudions d'abord la manière dont la proximité à un point quantique critique nématique peut affecter la température critique supraconductrice ($T_c$) d'un système électronique en interaction. En incluant le couplage de la variable électronique nématique collective aux degrés de liberté du réseau dans la symétrie adéquate, la criticalité nématique est réduite dans l'espace des phases à certaines directions de haute symétrie du cristal. Cette restriction drastique de la criticalité nous permet de procéder à une étude en couplage faible, y compris au voisinage du QCP. Nous montrerons que l'augmentation de la $T_c$ par les fluctuations nématiques n'est permise qu'en cas de faible couplage électron-réseau ; si l'appariement est dominé par une interaction non-nématique loin du point quantique critique et que le couplage électron-phonon est important, il n'y a pas de dôme supraconducteur et la $T_c$ n'est pas affectée par la présence d'un QCP nématique. Nous conclurons que ce dernier cas est pertinent pour décrire le diagramme de phase de la plupart des matériaux au Fer.\\ Dans un deuxième temps, nous adopterons un point de vue symétrique en analysant l’influence de l’établissement de l’ordre supraconducteur sur l’ordre nématique pré-existant. Chez de nombreux matériaux, des mesures de constantes élastiques semblent indiquer une influence négligeable de la supraconductivité sur la nématicité. Par un calcul microscopique, nous montrons que ce comportement générique des constantes élastiques est dû à ce que la susceptibilité de charge des matériaux n'est que marginalement affectée par l'ouverture du gap supraconducteur. Nous verrons en quoi le cas de BaFe$_2$As$_2$ remet en cause cette hypothèse, et explorerons des idées théoriques apportant une explication à cette exception de comportement, en particulier le rôle des fluctuations nématiques critiques. Enfin, nous apporterons quelques pistes de réflexion pour transposer le raisonnement à la phase nématique, en analysant la dépendance en température de la distorsion orthorhombique du réseau cristallin.

À : Institut de Physique Théorique Orme des Merisiers batiment 774 Point courrier 136 CEA/DSM/IPhT, CEA/Saclay F-91191 Gif-sur-Yvette Cedex , à 14:00

Datasets come in a variety of forms and from a broad range of different applications. Typically, the observed data is noisy or in some other way subject to randomness. In this thesis we are concerned with limits of probabilistic methods that recover information from such data. What is the asymptotically best achievable performance? And how can this performance be achieved algorithmically? The above questions can be studied in a probabilistic framework. Such a probabilistic formulation is natural to statistical physics and leads to a formal analogy with problems in disordered systems. In turn, this permits to harvest the methods, developed in the study of disordered systems, to attack constraint satisfaction and statistical inference problems. The optimal performance analysis and algorithmic aspects are directly related to the structure of the extrema of the free energy.