Photonique quantique topologique

La découverte des phases topologiques de la matière a eu un impact significatif sur notre compréhension de la physique de la matière condensée. Une caractéristique majeure de ces matériaux est leur robustesse face aux perturbations externes, jouant un rôle critique pour de nombreuses applications importantes. Parmi les exemples les plus notables de telles applications, on note les plateaux de conductivité dans l'effet Hall quantique, aujourd'hui utilisés en métrologie pour définir le kilogramme, et les excitations de Majorana dans les hétérostructures superconducteur-semiconducteur actuellement étudiées pour la construction d'ordinateurs quantiques tolérants aux erreurs. À la fin des années 2000, Duncan Haldane (co-lauréat du prix Nobel de physique 2016 pour la découverte des phases topologiques de la matière) a démontré que cette physique topologique n'est pas restreinte à la matière condensée mais peut également émerger dans des systèmes artificiels tels que les cristaux photoniques en ajustant avec précision leurs propriétés de symétrie. Cela a conduit à l'émergence d'un domaine florissant appelé la photonique topologique. Grâce à leur extrême polyvalence, ces plateformes photoniques se sont révélées être une ressource incroyable pour pousser l'exploration de la matière topologique au-delà de ce qui est physiquement accessible dans l'état solide. Cela a conduit au développement de nouvelles fonctionnalités, notamment des sources lumineuses protégées topologiquement, ainsi qu'à la découverte de phases exotiques impliquant des systèmes hors-équilibre, le désordre ou les dimensions synthétiques. Dans cette présentation, je discuterai des efforts de notre groupe pour tirer parti de la robustesse inhérente et de la flexibilité des structures photoniques topologiques.

En juillet 2021, Philippe St-Jean a joint le département de physique de l'UdeM en tant que professeur adjoint et titulaire d'une chaire de recherche en photonique quantique financée par le Ministère de l'Économie, de l'Innovation et de l'Énergie du Québec. Il a obtenu son doctorat de Polytechnique Montréal en 2016 dans le groupe du professeur Sébastien Francoeur, puis a occupé un poste de chercheur postdoctoral au Centre de nanosciences et de nanotechnologies (Université Paris-Saclay), soutenu par des bourses du CRSNG (2016-2018) et Marie-Sklodowska-Curie (2018-2020) dans le groupe du professeur Jacqueline Bloch. Une de ses contributions les plus importantes a été la première réalisation d'un laser topologique. De 2020 à 2021, il a travaillé en tant que chercheur chez Anyon Systems, où il a travaillé sur le développement de processeurs quantiques basés sur des circuits supraconducteurs. Depuis 2022, il est un des membres fondateurs de l'Institut Courtois et le responsable de l’axe photonique quantique de cet institut.