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Contrat doctoral: matériaux hybrides pour les technologies quantiques optiques (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : mardi 29 juin 2021

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Informations générales

Référence : UMR8247-PHIGOL-004
Lieu de travail : PARIS 05
Date de publication : mardi 8 juin 2021
Nom du responsable scientifique : Philippe Goldner (IRCP) et Jocelyn Achard (LSPM)
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Les technologies quantiques visent à développer de nouvelles fonctionnalités impossibles à obtenir dans les systèmes classiques, pour les communications, le traitement des données ou les capteurs. Ce domaine, actuellement en plein essor, est identifié comme stratégique aux niveaux européen et national. Cependant, les matériaux envisagés pour ces nouvelles technologies doivent présenter des propriétés exceptionnelles, permettant notamment de créer des états quantiques à longue durée de vie, ce qui représente un défi de taille. En outre, la capacité de combiner, ou d'interagir avec plusieurs systèmes quantiques est également recherchée. En particulier, la lumière est un excellent vecteur de l'information quantique, tandis que les spins sont des systèmes de choix pour la préserver.

Parmi les matériaux capables d'interagir avec la lumière, les centres colorés dans le diamant et les cristaux dopés par des ions de terres rares (TR) sont particulièrement prometteurs. Ils font l'objet d'études intensives et ont permis des avancées significatives en magnétométrie, en mémoire quantique ou en informatique quantique. Bien que de nombreux efforts soient axés sur l'optimisation séparée de ces matériaux, ce projet vise à explorer de nouvelles caractéristiques dans ces domaines grâce à des structures hybrides diamant/terres rares. En effet, ces deux composants sont particulièrement efficaces dans des champs distincts : le centre azote-lacune (NV-) dans le diamant présente un spin électronique dont les états quantiques ont de longues durées de vie, même à température ambiante ; Les ions TR présentent des transitions optiques qui peuvent constituer des interfaces quantiques avec la lumière dans une large gamme spectrale allant de l'infrarouge à l'UV. Une structure hybride pourrait combiner ces propriétés remarquables au niveau quantique, ce qu'aucun système ne présente simultanément à ce jour. Ce projet de doctorat vise à atteindre cet objectif ambitieux dans le cadre d'une collaboration entre deux équipes : le groupe IRCP (Institut de Recherche de Chimie Paris), qui est spécialisé dans le développement de matériaux dopés par des ions TR pour les technologies quantiques; l'équipe du LSPM (Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux) , qui est l'un des principaux groupes permettant la synthèse de diamants de qualité quantique à base de centre NV en Europe.

Le projet comportera trois volets principaux:
1. synthèse de matériaux hybrides nanostructurés diamant terres rares et caractérisation structurale.
2. évaluation détaillée des propriétés spectroscopiques optiques et de spin pour les centres NV- et RE et optimisation des structures hybrides.
3. démonstration du couplage RE-NV- sous différents schémas d'excitation et de détection.

Contexte de travail

Ce projet se déroulera à l'IRCP (Institut de Recherche de Chimie Paris) et au LSPM (Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux ).

Le groupe "Cristaux et dynamique des états quantiques" (www.cqsd.fr) de l'IRCP (Chimie ParisTech / CNRS / PSL University) est internationalement reconnu pour le développement de cristaux dopés aux terres rares pour des applications aux technologies quantiques. Il est situé à Paris, 5ème arrondissement, à Chimie ParisTech. L'IRCP est un institut de chimie couvrant tous les domaines de la recherche en chimie.

Le groupe du LSPM (CNRS/Université Sorbonne Paris Nord) possède une grande expertise dans la synthèse de diamants pour les technologies quantiques.

Ce poste s'inscrit dans le cadre d'un projet financé par le CNRS Mathyq (Matériaux Hybrides pour les Technologies Quantiques Optiques).

Contraintes et risques

utilisation de lasers et fluides cryogéniques

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