Robust Coherent Control of Bimolecular Collisions beyond the Ultracold Regime

Quantum coherent control of bimolecular collisions beyond the ultracold regime can face a major challenge due to the incoherent addition of different partial wave contributions to the total scattering cross section. These contributions become increasingly numerous as the collision energy increases, leading to a loss of overall control. Here, we overcome this limitation by leveraging the recently discovered Partial Wave Phase Locking (PWPL) effect, which synchronizes the oscillations of all partial wave contributions. By using rigorous quantum scattering calculations, we demonstrate that PWPL enables coherent control of spin exchange in ion-atom collisions, far outside the ultracold regime, even with as many as 5000 partial wave contributions. The predicted extent of control is sufficient to be measurable in cold atom-ion hybrid experiments

Laser control of ultracold molecule formation: The case of RbSr

We have studied the formation of ultracold RbSr molecules with laser pulses. After discussing the advantages of the Mott insulator phase for the control with pulses, we present two classes of strategies. The first class involves two electronic states. Two extensions of stimulated Raman adiabatic passage (STIRAP) for multi-level transitions are used : alternating STIRAP (A-STIRAP) and straddle STIRAP (S-STIRAP). Both transfer dynamics are modeled and compared. The second class of strategies involves only the electronic ground state and uses infrared (IR)/TeraHertz (THz) pulses. The chemical bond is first created by the application of a THz chirped pulse or $\pi$-pulse. Subsequently, the molecules are transferred to their ro-vibrational ground state using IR pulses. For this last step, different optimized pulse sequences through optimal control techniques, have been studied. The relative merits of these strategies in terms of efficiency and robustness are discussed within the experimental feasibility criteria of present laser technology

Quantum effects in ultrafast electron transfers in cytochrome

peer reviewe

Contrôle par laser de la formation de molécules polaires paramagnétiques ultra-froides

The thesis is positioned in the ultracold domain, i.e molecules which have velocities corresponding to microkelvin temperatures. The formation of molecular diluted gas at these temperatures is promising for important applications in quantum simulation, quantum information or in precision measurements.More particularly, the thesis is focused on the formation of molecules which are polar and paramagnetic. Some recent works are predicted that these molecules could be the ideal system for creating a quantum simulator of the lattice-spin system, which can describe the magnetism in solids. We have chosen the example of RbSr molecules for whose an experience runs in Amsterdam. We explored some alternatives based on the use of lasers for the formation of ultracold RbSr molecules.First, we considered the photoassociation whose the principle is coupling the initial scattering state with a rovibrational level of an excited electronic state. The following spontaneous emission step creates molecules in the electronic ground state. We also considered the problem of atom losses observed by experiments in Bangalore, when a focused photoassociation laser is applied. In the rest of the thesis, we explored coherent methods. Firstly, we showed a STIRAP sequence could create weakly bound molecules from isolated atomic pairs confined in a Mott insulator. Lastly, we explored some of these methods where the dynamic occurs only in the electronic ground state. The formation is induced by the use of a chirped pulse or a pi-pulse. We studied the factors of the transfer. Moreover, we discovered this method is related to a new kind of Feshbach resonances in the photon dressed picture, called Laser Assisted Self-Induced Feshbach Resonance (LASIFR). We showed LASIFR present the advantages of Magnetic and Optical Feshbach Resonances. They are a promising and powerful tool for the control of properties of quantum gas mixtures, like the interspecies scattering length.La thèse se positionne dans le domaine des molécules ultra-froides, c’est-à-dire des molécules qui ont des vitesses correspondant à des températures de l’ordre du µK. L’obtention de gaz dilués moléculaires à ces températures peut ouvrir la porte à des applications importantes en simulation ou en informatique quantique. La thèse s’intéresse plus particulièrement à la formation de molécules dipolaires électriques et magnétiques. Celles-ci sont présagées pour être un système idéal dans l’optique d’un simulateur quantique du système réseau-spin, permettant de décrire le magnétisme dans les solides. Nous avons choisi l’exemple de la molécule RbSr qui fait l’objet actuellement d’une expérience à Amsterdam. Nous avons donc exploré plusieurs alternatives basées sur l’emploi de laser pour la formation de molécules RbSr ultra-froides Nous avons d’abord considéré la photoassociation dont le principe est de coupler l’état de collision initial avec un état rovibrationnel d’un état électronique excité. L’étape d’émission spontanée qui suit forme des molécules dans l’état électronique fondamental. Nous avons également considéré le problème des pertes supplémentaires d’atomes lorsque le laser de photoassociation est intense et focalisé, mises en évidence dans une expérience à Bangalore. Dans la suite de la thèse, nous avons exploré des méthodes cohérentes. Nous avons montré que des molécules faiblement liées de RbSr peuvent être formées à l’aide d’un STIRAP en partant de paires d’atomes isolées et confinées dans un isolant de Mott. Nous avons ensuite étudié leur stabilisation vers le niveau le plus profond de l’état fondamental de la molécule à l’aide d’un second STIRAP. Enfin, nous avons étudié des méthodes se déroulant uniquement dans l’état électronique fondamental. La formation est induite par l’utilisation d’une impulsion à dérive de fréquence induisant un passage adiabatique ou à l’aide d’une impulsion-pi. En plus, nous avons découvert que cette méthode formation peut être reliée à une résonance de Feshbach dans la représentation habillée par les photons, que nous avons appelée Résonance de Feshbach auto-induité assistée par Laser (LASIFR en anglais). Nous montrons qu’elles sont un outil prometteur et puissant pour le contrôle des propriétés de mélange de gaz d’atomes ultra-froids, comme par exemple la longueur de diffusion

Laser control of the formation of ultracold paramagnetic polar molecules

La thèse se positionne dans le domaine des molécules ultra-froides, c’est-à-dire des molécules qui ont des vitesses correspondant à des températures de l’ordre du µK. L’obtention de gaz dilués moléculaires à ces températures peut ouvrir la porte à des applications importantes en simulation ou en informatique quantique. La thèse s’intéresse plus particulièrement à la formation de molécules dipolaires électriques et magnétiques. Celles-ci sont présagées pour être un système idéal dans l’optique d’un simulateur quantique du système réseau-spin, permettant de décrire le magnétisme dans les solides. Nous avons choisi l’exemple de la molécule RbSr qui fait l’objet actuellement d’une expérience à Amsterdam. Nous avons donc exploré plusieurs alternatives basées sur l’emploi de laser pour la formation de molécules RbSr ultra-froides Nous avons d’abord considéré la photoassociation dont le principe est de coupler l’état de collision initial avec un état rovibrationnel d’un état électronique excité. L’étape d’émission spontanée qui suit forme des molécules dans l’état électronique fondamental. Nous avons également considéré le problème des pertes supplémentaires d’atomes lorsque le laser de photoassociation est intense et focalisé, mises en évidence dans une expérience à Bangalore. Dans la suite de la thèse, nous avons exploré des méthodes cohérentes. Nous avons montré que des molécules faiblement liées de RbSr peuvent être formées à l’aide d’un STIRAP en partant de paires d’atomes isolées et confinées dans un isolant de Mott. Nous avons ensuite étudié leur stabilisation vers le niveau le plus profond de l’état fondamental de la molécule à l’aide d’un second STIRAP. Enfin, nous avons étudié des méthodes se déroulant uniquement dans l’état électronique fondamental. La formation est induite par l’utilisation d’une impulsion à dérive de fréquence induisant un passage adiabatique ou à l’aide d’une impulsion-pi. En plus, nous avons découvert que cette méthode formation peut être reliée à une résonance de Feshbach dans la représentation habillée par les photons, que nous avons appelée Résonance de Feshbach auto-induité assistée par Laser (LASIFR en anglais). Nous montrons qu’elles sont un outil prometteur et puissant pour le contrôle des propriétés de mélange de gaz d’atomes ultra-froids, comme par exemple la longueur de diffusion.The thesis is positioned in the ultracold domain, i.e molecules which have velocities corresponding to microkelvin temperatures. The formation of molecular diluted gas at these temperatures is promising for important applications in quantum simulation, quantum information or in precision measurements.More particularly, the thesis is focused on the formation of molecules which are polar and paramagnetic. Some recent works are predicted that these molecules could be the ideal system for creating a quantum simulator of the lattice-spin system, which can describe the magnetism in solids. We have chosen the example of RbSr molecules for whose an experience runs in Amsterdam. We explored some alternatives based on the use of lasers for the formation of ultracold RbSr molecules.First, we considered the photoassociation whose the principle is coupling the initial scattering state with a rovibrational level of an excited electronic state. The following spontaneous emission step creates molecules in the electronic ground state. We also considered the problem of atom losses observed by experiments in Bangalore, when a focused photoassociation laser is applied. In the rest of the thesis, we explored coherent methods. Firstly, we showed a STIRAP sequence could create weakly bound molecules from isolated atomic pairs confined in a Mott insulator. Lastly, we explored some of these methods where the dynamic occurs only in the electronic ground state. The formation is induced by the use of a chirped pulse or a pi-pulse. We studied the factors of the transfer. Moreover, we discovered this method is related to a new kind of Feshbach resonances in the photon dressed picture, called Laser Assisted Self-Induced Feshbach Resonance (LASIFR). We showed LASIFR present the advantages of Magnetic and Optical Feshbach Resonances. They are a promising and powerful tool for the control of properties of quantum gas mixtures, like the interspecies scattering length

Risk measures versus ruin theory for the calculation of solvency capital for long-term life insurances

The purpose of this paper is to consider a ruin theory approach along with risk measures in order to determine the solvency capital of long-term guarantees such as life insurances or pension products. Several methods for the calculation of the solvency capital are presented. We start our study with risk measures as considered in the Solvency II regulatory framework and then proceed with the ruin theory approach. Instead of considering the continuous time setting of the ruin theory, we consider the discrete time—the yearly basis—of the accounting viewpoint. We show that the latter approach boils down to the computation of the well-known value at risk measure of an infimum of net values. We finally give an illustration with a fixed guaranteed rate product (Defined Contribution scheme) along with the equity, interest rate and longevity risks. The latter risk brings us to consider zero-coupon longevity bonds in which we invest the capital

Iterated VaR or CTE measures: A false good idea?

The purpose of this paper is twofold. Firstly, we consider different risk measures in order to determine the solvency capital requirement of a pension fund. Secondly, we illustrate the impact of the time horizon of long-term guarantee products on these capital. We consider a financial market modelled by a common Black–Scholes–Merton model. We neglect the mortality and underwriting risks by assuming that the pension fund is fully hedged against these risks, which allows us to keep understandable and tractable formulæ (the longevity risk will be a part of future researches). A portfolio is built in this market according to different strategies and the pension fund offers a fixed guaranteed rate on a certain time horizon. We begin with well-known static risk measures (value at risk and conditional tail expectation measures) and then we consider their natural dynamic generalization. In order to be time consistent, we consider their iterated versions by a backward iterations scheme. Within the dynamic setting, we show that solvency capital can be expensive and that attention must be paid to the safety level considered