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Landry Bretheau, lauréat du Prix Scientifique Nicholas Kurti 2020

Le Prix Scientifique Nicholas Kurti 2020 est décerné à Landry Bretheau, professeur assistant de l’Institut Polytechnique de Paris, et à Rebeca Ribeiro-Palau, chargée de recherche CNRS de l’Université Paris-Saclay.

Le prix Nicholas Kurti décerné à Landry Btretheau

Croquis d’une jonction Josephson à un atome (haut gauche), d’une réflexion d’Andreev (bas gauche) et d’un chat de Schrödinger créé par effet Zenon dynamique quantique (droite).

Chaque année, la Société Oxford Instruments décerne le Prix Scientifique Nicholas Kurti qui récompense de jeunes chercheurs européens prometteurs travaillant dans le domaine des basses température et/ou des champs magnétiques intenses. En 2020, ce prix est attribué conjointement à un chercheur du Centre de recherche de l’Institut Polytechnique de Paris, Landry Bretheau, professeur assistant au Laboratoire des solides irradiés*, et à Rebeca Ribeiro-Palau, chargée de recherche CNRS au Centre de nanosciences et de nanotechnologies de l’Université Paris-Saclay.

Portrait de Landry Bretheau – un jeune chercheur au parcours remarquable

Landry Bretheau est diplômé de l’École polytechnique (X2005). Après un cursus scientifique généraliste, il s’est spécialisé en physique quantique et physique de la matière condensée. Ces bases académiques solides lui ont permis de réaliser une thèse dans le Groupe Quantronique du CEA Saclay, sous la direction de Hugues Pothier et Cristian Urbina. Il a alors réalisé des expériences inédites dans le domaine de la supraconductivité mésoscopique. Dans les matériaux supraconducteurs à très basse température, la résistance électrique s’annule et de nombreux phénomènes encore inexpliqués peuvent se produire. Et c’est en mesurant des excitations microscopiques dans des structures de la taille d’un atome (un milliardième de mètre), que Landry a mis en évidence expérimentalement « les états liés d’Andreev », des états quantiques électroniques à l’origine de l’effet Josephson dans les supraconducteurs. Cette découverte a été publiée dans la prestigieuse revue scientifique Nature en 2013 et récompensée par le prix de thèse de l’École polytechnique.

Mais les découvertes de Landry Bretheau ne s’arrêtent pas là ! Au cours de son post-doctorat à l’ENS, dans le groupe de Benjamin Huard, il a effectué plusieurs expériences avec des circuits supraconducteurs qui ont permis de sonder l’influence de la mesure sur les systèmes quantiques élémentaires. En particulier, il a démontré la dynamique quantique de la lumière sous l'effet Zenon, un phénomène prédit 15 ans plus tôt et qui offre une nouvelle méthode de contrôle des systèmes quantiques. Puis, lors d’un 2nd post-doctorat au MIT, dans le groupe de Pablo Jarillo-Herrero, le jeune chercheur a exploré la physique des matériaux à deux dimensions, en particulier le graphène, dans lesquels la physique quantique joue un rôle majeur. Ses travaux lui ont permis de faire avancer les recherches dans ces domaines et lui ont valu de nouvelles publications de premier rang dans les revues Science, Physical Review Letters (PRL) ou encore Nature Physics.

Depuis 2017, Landry Bretheau a rejoint l’École polytechnique pour y construire un nouveau groupe de recherche avec son collègue Jean-Damien Pillet. Ce groupe, baptisé Quantum Circuits & Matter (QCMX), a pour but d'explorer les propriétés quantiques de systèmes hybrides constitués de conducteurs de basse dimension et de circuits supraconducteurs. Pour développer cette nouvelle activité, il a obtenu une bourse de l'École polytechnique et une bourse Jeune Chercheur de l'Agence nationale de la recherche (ANR JCJC).

« Ce qui motive mes recherches, c'est la beauté et l'étrangeté de la physique quantique que j’explore en sondant des circuits supraconducteurs à basse température », explique Landry. Alors qu’il n’en est qu’à un stade précoce de sa carrière, ce jeune chercheur a déjà exploré des domaines très divers et apporté des contributions majeures à chacun d'eux, ce qui lui a valu le Prix Scientifique Nicholas Kurti 2020. Honoré de cette distinction, il a tenu à y associer les chercheurs avec lesquels il a travaillé ces dernières années.

*LSI, une Unité mixte de recherche CNRS - École polytechnique

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Découvrez les publications de Landry Bretheau qui ont eu le plus d’impact :

[1] Evidence for Long-Lived Quasiparticles Trapped in Superconducting Point Contacts,

PRL 106, 257003 (2011), M. Zgirski, L. Bretheau, Q. Le Masne, H. Pothier, D. Esteve, & C. Urbina

[2] Exciting Andreev pairs in a superconducting atomic contact,

Nature 499, 312-315 (2013), L. Bretheau, Ç.Ö. Girit, H. Pothier, D. Esteve & C. Urbina

[3] Supercurrent Spectroscopy of Andreev States,

PRX 3, 041034 (2013), L. Bretheau, Ç.Ö. Girit, C. Urbina, D. Esteve & H. Pothier

[4] Coherent manipulation of Andreev states in superconducting atomic contacts,

Science 349, 1199-1202 (2015), C. Janvier, L. Tosi, L. Bretheau, […], & C. Urbina

[5] Observing Interferences between Past and Future Quantum States,

PRL 112, 180402 (2014), P. Campagne-Ibarcq, L. Bretheau, E. Flurin, A. Auffèves, F. Mallet & B. Huard

[6] Quantum dynamics of an electromagnetic mode that cannot have N photons,

Science 348, 776-779 (2015), L. Bretheau, P. Campagne-Ibarcq, E. Flurin, F. Mallet & B. Huard

[7] Observing Quantum State Diffusion by Heterodyne Detection of Fluorescence,

PRX 6, 011002 (2016), P. Campagne-Ibarcq, P. Six, L. Bretheau, […], & B. Huard

[8] Observing a quantum Maxwell demon at work

PNAS 114, 7561-7564 (2017), N. Cottet, S. Jezouin, L. Bretheau, […], & B. Huard

[9] Tunnelling Spectroscopy of Andreev States in Graphene,

Nature Physics 13, 756-760 (2017), L. Bretheau, J. I-J. Wang, […], & P. Jarillo-Herrero

[10] Electrically tunable low-density superconductivity in a monolayer topological insulator

Science 362, 926-929 (2018), V. Fatemi, S. Wu, Y. Cao, L. Bretheau, […], R. J. Cava, & P. Jarillo-Herrero

[11] Coherent control of a hybrid superconducting circuit made with graphene-based van der Waals heterostructures

Nature Nano 14, 120-125 (2019), J. I-J. Wang, D. Rodan-Legrain, L. Bretheau, […], & W. D. Oliver