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Post-doctorat: thermodynamique de l'information quantique avec des dispositifs nano-électromécaniques (H/F)

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Informations générales

Référence : UPR2940-FLOPOI-036
Lieu de travail : GRENOBLE
Date de publication : jeudi 3 septembre 2020
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 24 mois
Date d'embauche prévue : 1 novembre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : Salaire brut mensuel de 2648 € à 3768 € selon expérience
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : Indifférent

Missions

La thermodynamique de l'information quantique est un domaine émergent qui explore les lois fondamentales régissant l'information, l'entropie et l'énergie dans le domaine quantique. Si ses racines sont clairement fondamentales (empreintes énergétiques de cohérence et d'intrication quantiques, nature de la flèche du temps thermodynamique à l'échelle quantique…), ses applications attirent aujourd'hui une attention croissante, car son développement permettra d'estimer et d'optimiser la facture énergétique des technologies quantiques.
Les qubits de spin ou de charge couplés mécaniquement à un CNT suspendu (voir figure) sont des candidats extrêmement attrayants pour mettre en œuvre des expériences fondamentales de thermodynamique de l'information quantique. On s'attend en effet à ce que le degré de liberté mécanique se comporte comme une source de travail embarquée [1,2], offrant pour la première fois l'opportunité unique de mesurer directement les nano-échanges de travail. Cette capacité nouvelle ouvre la possibilité d'étudier les flux d'information, d'énergie et d'entropie au cours de différentes opérations de traitement de l'information quantique (effacement de Landauer, portes quantiques, génération d'intrication, rétroaction…). De plus, les bains en interaction avec les qubits ne sont généralement pas thermiques, invitant à étendre les résultats de la thermodynamique de l'information aux bains hors-équilibre. De tels dispositifs à base de CNT sont étudiés avec succès par le groupe du Dr Natalia Ares à l'Université d'Oxford [3,4].
[1] C. Elouard, M. Richard and A. Auffèves, New J. Physics 17, 055018 (2015).
[2] J. Monsel, C. Elouard and A. Auffèves, npj Quantum Information 4:59 (2018).
[3] Y. Wen, et al, Nature Physics 16, 75 (2020).
[4] T. Pei, et al, Phys. Rev. Lett. 118, 177701 (2017).

Activités

Le(la) post-doctorant(e) en théorie embauché dans le cadre du projet NanoQit aura le rôle clé d'exploiter l'énorme potentiel de cette configuration expérimentale à des fins de thermodynamique quantique. En étroite collaboration avec l'ensemble du consortium, il / elle contribuera à la conception, à l'étude de faisabilité et à la modélisation d'expériences fondamentales en thermodynamique de l'information quantique. Les sujets de recherche potentiels comprennent:
• La modélisation précise du dispositif opto-mécanique complet (équations maîtresses, trajectoires quantiques)
• La mise en place du cadre thermodynamique pertinent pour analyser le dispositif, impliquant la batterie mécanique, ainsi que les bains hors équilibre
• La conception et l'étude de nouveaux moteurs quantiques extrayant le travail de l'information, de la cohérence ou de l'intrication
• Les analyses thermodynamiques d'opérations élémentaires de traitement de l'information quantique mises en œuvre expérimentalement
• La possibilité de réaliser des expériences de thermodynamique quantique stochastique et d'étudier des théorèmes de fluctuation quantiques

Compétences

• D'excellentes notes de Master et un doctorat en sciences physiques.
• Une solide expérience en théorie et modélisation des qubits de spin et de charge, et/ou en opto-mécanique et / ou en optique quantique.
• La capacité d'effectuer des recherches innovantes, attestée par une solide liste de publications dans des revues à comité de lecture.
• La capacité à travailler dans des projets interdisciplinaires (expériences, théorie, industrie).
• La capacité à travailler de manière autonome et en tant que membre collaboratif actif d'une équipe de recherche. Être très motivé et avoir un fort engagement dans la recherche.
• Bonnes compétences en communication orale et écrite en anglais, adaptées à la rédaction de de publications scientifiques dans des revues internationales et à la présentation de recherches lors de conférences internationales.

Contexte de travail

Un financement post-doctoral de 2 ans est disponible pour travailler sur la théorie de la thermodynamique de l'information quantique avec des qubits de spin et de charge dans des nanotubes de carbone (CNT). Les recherches seront menées dans le groupe théorique du Dr A. Auffèves (Institut Néel, CNRS et Université Grenoble Alpes) en étroite collaboration avec le groupe expérimental du Dr N. Ares (Oxford). Le poste fait partie du projet «Nanomechanics in the solid-state for Quantum information thermodynamics» (NanoQit, 2020-2024) financé par le Foundational Questions Institute dans le cadre de l'appel 2019 «Information as a Fuel».
L'Institut NEEL est l'un des plus grands instituts de recherche nationaux français pour la recherche fondamentale en physique de la matière condensée enrichi d'activités interdisciplinaires aux interfaces avec la chimie, l'ingénierie et la biologie. Il est situé au cœur d'un environnement scientifique, industriel et culturel unique. Il fait partie de l'un des plus grands environnements de haute technologie d'Europe en micro et nanoélectronique, juste à côté des Alpes françaises.

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