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Doctorat: manipulation cohérente d'un circuit quantique supraconducteur à N-corps (H/F)

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Informations générales

Référence : UPR2940-FLOPOI-033
Lieu de travail : GRENOBLE
Date de publication : vendredi 24 juillet 2020
Nom du responsable scientifique : Nicolas ROCH
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

L'une des technologies de pointe actuelles pour la réalisation d'un ordinateur quantique universel est basée sur des circuits quantiques supraconducteurs. Elle exploite des circuits supraconducteurs basés sur des jonctions Josephson, qui sont caractérisées par des niveaux d'énergie quantifiés et pour cette raison peuvent être utilisés comme des bits quantiques (qubits), les unités de base de l'information quantique. Alors qu'une cohérence quantique élevée a été démontrée pour des systèmes contenant un petit nombre de qubits, un ordinateur quantique à part entière nécessitera l'interconnexion et la manipulation de centaines de qubits hautement cohérents. Cela pose évidemment des problèmes d'ingénierie très difficiles, mais soulève également des points intéressants concernant notre compréhension actuelle de la mécanique quantique. Par exemple, des questions telles que «Dans quelle mesure un grand système quantique peut-il être cohérent?» ou "quelle est la transition du quantique au classique lorsque de nombreux systèmes quantiques interagissent?" restent ouvertes.
Notre équipe se concentre sur la fabrication et la caractérisation de machines appelées simulateurs quantiques [1,2], dédiées à une classe donnée de problèmes physiques (ex: impuretés quantiques, modèles Hubbard ...). Les blocs élémentaires (bits quantiques) ainsi que l'électronique de contrôle sont similaires à ceux de l'ordinateur quantique universel, mais comme l'universalité n'est pas requise, les contraintes sont moins strictes. A ce titre, ces simulateurs devraient nous permettre d'aborder les questions évoquées ci-dessus avec une plateforme expérimentale bien plus simple qu'un ordinateur quantique universel. Ce projet vise à mettre en place une expérience pour effectuer une manipulation résolue en temps du simulateur quantique que nous avons récemment démontré. En particulier, l'étudiant développera des protocoles d'information quantique pour révéler les propriétés de cohérence de ce système à N- corps.
[1] A tunable Josephson platform to explore many-body quantum optics in circuit-QED, J. Puertas-Martinez, et al. npj Quant. Info. 5, 19 (2019).
[2] Superconducting quantum bits with artificial damping tackle the many body problem, A. Cottet, npj Quant. Info. 5, 21 (2019).

Contexte de travail

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.
L'équipe Quanteca est spécialisée dans le contrôle coherent et la manipulation de circuits quantiques supraconducteurs. L'étudiant utilisera des installations de pointe combinant des températures très basses (environ 10 mK), une électronique rapide et des chaînes de détection de micro-ondes à limitation quantique. Les appareils sont fabriqués dans la salle blanche de l'Institut Neel (Nanofab). Ce projet est financé par l'Union européenne via le réseau QuantERA.
Nous recherchons des étudiants motivés qui souhaitent prendre part à une expérience de pointe et s'efforcer de comprendre théoriquement la physique à N-corps en utilisant des circuits quantiques supraconducteurs.

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