Résumé HDR
L’effet Hall quantique (EHQ) et l’effet Josephson, effets quantiques macroscopiques de l’état solide, ont révolutionné la métrologie électrique en fournissant des étalons universels et reproductibles de résistance et de tension, uniquement liés à la charge élémentaire e et à la constante de Planck h. À l’issue de nombreux travaux de recherche, ils vont être consacrés par le futur Système International d’unités (SI) fondé sur des valeurs exactes de constantes, dont e et h. Dans ce manuscrit, je présente les travaux de recherche que j’ai menés, d’abord au Laboratoire central des industries électriques (LCIE) puis au Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE), visant au développement d’étalons quantiques de résistance et de courant plus performants et pratiques exploitant ces deux effets. Ils concernent, entre autres, les réseaux de Hall, les tests d’universalité de l’EHQ, la physique de la quantification de Hall dans les « graphènes » et la réalisation pratique et quantique de l’ampère mais également l’instrumentation nécessaire à tous ces enjeux de recherche. Je conclus ce manuscrit en abordant quelques perspectives d’avenir, dont le calibrateur universel quantique qui s’impose dans le contexte du nouveau SI.
Texte intégral
Mots Clés
Système international d’unités, constantes fondamentales, étalons électriques quantiques, ohm, ampère, résistance, courant, instrumentation, effet Hall quantique, graphène, métrologie, SQUID, comparateur de courant cryogénique