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Lien visio : https://univ-grenoble-alpes-fr.zoom.us/j/99803654565?pwd=SlJhRlAzUGVSaFRqZ3dYK080ckpuZz09
Meeting ID: 998 0365 4565 / Passcode: 597211
La présentation sera faite en anglais.
Résumé : La physique quantique a fait naître une nouvelle génération d’innovations technologiques, grâce à la possibilité de contrôler et mesurer la matière à l’échelle de la particule élémentaire. Exploiter cette possibilité pour le traitement de l’information pourrait réaliser le changement de paradigme du « calcul quantique », qui promet la résolution de problèmes classiquement hors de portée. La course pour la meilleure implémentation physique d’un bit quantique (ou « qubit ») regroupe de nombreux candidats, et tous font face au défi du passage à l’échelle entre quelques qubits de laboratoire et un processeur quantique industriel. Parmi ces candidats, les électrons piégés dans des structures en silicium offrent des perspectives prometteuses, grâce à leur exposition réduite aux noyaux magnétiques et à l’interaction spin-orbite. De plus, la compatibilité potentielle des structures silicium avec le savoir-faire de l’industrie microélectronique donne un espoir pour le passage à l’échelle.
Dans la première partie de ce travail, on démontre la manipulation cohérente d’un spin d’électron unique piégé dans un dispositif CMOS FDSOI par résonance de spin médiée électriquement. Un micro-aimant est déposé sur la puce CMOS, créant un gradient de champ magnétique. Forcer un mouvement périodique de l’électron dans ce gradient lui fait sentir un champ magnétique effectif oscillant, permettant ainsi des opérations à un qubit, avec une fréquence de Rabi relativement lente (1 MHz) et un déphasage rapide (500 ns). On attribue cette performance limitée à la combinaison d’un nombre fini de fluctuateurs à deux niveaux et à une taille de boîte quantique réduite par rapport à d’autres architectures silicium. L’enveloppe Rabi et l’amplitude du bruit basse fréquence sont caractéristiques de l’interaction hyperfine. Cependant, le découplage dynamique du spin donne des temps de cohérence à l’état de l’art, et une performance limitée par le bruit de charge à haute fréquence, en accord avec de simples mesures sur un détecteur de charge à basse fréquence. Ces résultats montrent la pertinence de la purification isotopique du silicium pour éviter le bruit hyperfin dans des qubits de spin d’électron en CMOS FDSOI.
Une seconde partie de cette thèse traite du bruit de lecture. L’objectif était de démontrer l’utilisation d’un amplificateur supraconducteur paramétrique à ondes progressives (TWPA) dans la chaine de lecture des dispositifs CMOS par réflectométrie radiofréquence. Construire des inductances sur la puce CMOS a permis de réduire la capacité parasite de nos résonateurs et de réaliser des mesures par réflectométrie dans la gamme 3-4 GHz, plus proche des régimes habituels de fonctionnement du TWPA. Même en le pompant loin de son gap, le TWPA affiche des performances nominales, permettant une amélioration de 10 dB du rapport signal-sur-bruit sur la mesure de transitions de charge interdot, et un multiplexage de transitions interdot dans un dispositif à six grilles. Cette compatibilité entre les amplificateurs supraconducteurs à large bande et les dispositifs CMOS FDSOI multi-grilles est prometteuse pour le passage à l’échelle d’expériences de qubits de spin d’électrons dans cette plateforme.
