Phénomènes quantiques exotiques dans les gaz atomiques froids : approches numériques

L'objectif principal de cette thèse est l'étude des propriétés à basse énergie et température de systèmes fortement corrélés de bosons interagissant via des potentiels à portée longue et étendue, et pertinentes pour la réalisation expérimentale avec des gaz atomiques froids. Cette étude est réalisée à l'aide d'une combinaison de techniques numériques, comme le Path Integral Montecarlo et de techniques analytiques. Le principal résultat de mon travail est la démonstration de l’existence d’une phase supersolide à bandes et d’une rare transition entre différents supersolides dans un modèle à interaction finie de bosons de coer dur sur un réseau carré. J'étudie également les scénarios hors d'équilibre de tels modèles via des quenches de température simulées. Enfin, j'étudie comment la restauration de l'extensibilité énergétique dans des systèmes en interaction à longue portée peut avoir une incidence profonde sur les propriétés de basse énergie dans la limite thermodynamique.The central aim of this thesis is the study of the low-energy and low-temperature properties of strongly correlated systems of bosonic particles interacting via finite- and long-range potentials, and relevant to experimental realization with cold atomic gases. This study is carried out with a combination of state-of-the-art numerical techniques such as Path Integral Monte Carlo and analytical techniques. The main result of my work is the demonstration of the existence of a stripe supersolid phase and of a rare transition between isotropic and anisotropic supersolids in a finite-range interacting model of hard-bosons on a square lattice. I also investigate the out-of-equilibrium scenarios of such models via simulated temperature quenches. Finally, I investigate how restoring energy extensivity in long-range interacting systems can have a profound incidence on the low-energy properties in the thermodynamic limit