Using external fields to control topological insulators and topological superconductors

The work in this thesis is dedicated to creating and manipulating topological states of matter in condensed matter systems through the use of external fields. In particular, the research in this dissertation is focused on topological superconductors and topological insulators. These states of matter are of interest because of their unique edge-states. In a topological superconductor the edge-states are Majorana modes and have potential applications in quantum computation. Meanwhile, in a topological insulator the edge-states amount to counter propagating, helical channels with interesting transport and photo-voltaic properties. Topological states of matter are also of interest for more fundamental reasons. This is because they represent a strong departure from our standard understanding of states of matter. The ability to tune a topological state of matter is of vital importance to both isolating these states in the laboratory, and to utilizing the properties of these states in physical applications. The work in this document begins by focusing on creating a topological superconductor by using an externally applied (and therefore tunable) magnetic field. The remainder of the thesis will be dedicated to using externally applied electromagnetic radiation to create and manipulate the properties of a topological insulating state.Les travaux de cette thèse sont consacrés à la création et la manipulation des états topologiques de la matière dans les systémes de matiére condensée par l'utilisation de champs extérieurs. En particulier, la recherche dans cette thèse se concentre sur les supraconducteurs topologiques et les isolants topologiques. Ces états de la matiére sont d'intérêt en raison de leurs ètats de bord uniques qui peuvent être utiles pour des applications technologiques. Dans un supraconducteur topologique, les ètats de bord sont des modes de Majorana et ont des applications potentielles dans le calcul quantique. Par ailleurs, dans un isolant topologique, les ètats de bord sont des canaux hèlicoïdaux qui propagent dans le sens inverse avec des propriètès photovoltaïques et de transports intèressants. Les ètats topologiques de la matiére sont ègalement intèressants pour des raisons plus fondamentales. En effet, ils d èvient ènorm èment de notre comprèhension standard des ètats de la matiére. La capacité de manipuler un état topologique de la matière est importante pour isoler ces ètats dans un laboratoire et pour utiliser les propriètès de ces ètats dans des applications physiques. Ce document commence en dècrivant la crèation d'un supraconducteur topologique en utilisant un champ magnètique appliquè. Le reste de la thése sera consacrè à l'utilisation du rayonnement èlectromagnètique pour crèer et manipuler les propriètès d'un ètat isolant topologique