Note ABES Collective quantum dynamics of molecular ensembles coupled to a Cavity Dynamique quantique collective d’ensembles moléculaires couplés à une cavité QED en cavité Dynamique quantique à N corps Chimie polaritonique Molécules ultra-froides Réseaux de tenseurs Systèmes quantiques ouverts Intrication Cavity QED Many-body quantum dynamics Polaritonic chemistry Ultra-cold molecules Matrix product states Open quantum systems Entanglement 530.12 Électrodynamique quantique Intrication quantique L’objectif central de cette thèse est de développer une compréhension théorique plus approfondie de la dynamique quantique collective et dissipative d’ensembles moléculaires couplés à des cavités en trois parties : Dans la première partie, nous utilisons une cavité pour améliorer l’efficacité de formation de molécules ultra-froides dans leur état fondamental en exploitant la dissipation et les effets collectifs, et nous simulons efficacement la dynamique de jusqu’à 106 molécules. Dans la deuxième partie, l’analyse est étendue à la température ambiante. Les régimes de dynamique de réaction modifiée sont identifiés dans le cas d’une réaction simple de transfert d’électrons photo-induite. En plus, nous démontrons que l’intrication entre les différents degrés de liberté peut être significativement augmentée en introduisant du désordre dans le système avec des simulations de réseaux de tenseurs. Dans la troisième partie, nous démontrons que le déphasage conduit à une croissance logarithmique de l’intrication des opérateurs dans une chaîne de spin ouverte. This thesis aims to develop a deeper theoretical understanding of the collective, dissipative quantum dynamics of cavity-coupled molecular ensembles in three parts: First, a cavity is used in a novel scheme for dissipative formation of ultra-cold ground state molecules with collectively enhanced efficiency, which can be efficiently simulated for very large (> 106 molecules) ensembles. Secondly, the analysis is extended to room-temperature polaritonic chemistry. Here, regimes for modified reaction dynamics are identified for a simple photo-induced electron transfer reaction under incoherent pumping. Then, it is shown that entanglement between vibrational and electro-photonic degrees of freedom can be significantly enhanced by introducing disorder into the system using matrix product state simulations. For the disorder-less regime, further efficient approximations methods are developed. Thirdly, in a recent project, the build-up of operator entanglement is studied in an open spin-chain with dephasing, which is found to exhibit logarithmic growth. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 16372004 Université de Strasbourg Strasbourg 2022-12-31 https://theses.hal.science/tel-03688431 application/pdf 13255641 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2022/Wellnitz_david_2022_ED222.pdf http://www.theses.fr/2022STRAF001/abes https://theses.hal.science/tel-03688431 https://theses.hal.science/tel-03688431 https://theses.hal.science/tel-03688431 Wellnitz David 1994-10-14 DE 262231786 0EFB1T05AP5 21822767 4200002 https://theses.fr/2022STRAF001 2022STRAF001 https://doi.org/10.70675/60b13504z76faz4f4aza952za537f86c9c40 2022-02-11 Physique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Pupillo Guido MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 185463894 Schachenmayer Johannes MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 245031227 Genes Claudiu MADS_PRESIDENT_DU_JURY 250402874 Genes Claudiu MADS_RAPPORTEUR_1 250402874 Ospelkaus Silke MADS_RAPPORTEUR_2 262235250 École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 222 156504081 Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (Strasbourg) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 157760227 207480 ddc:530 Pupillo Guido Schachenmayer Johannes Genes Claudiu Genes Claudiu Ospelkaus Silke École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....) Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (Strasbourg) PDF 16372004