Max Hofheinz

Affiliation: 
INAC/CEA Grenoble
date: 
2016-07-07
sujet: 
Photonique Josephson: une boîte à outils pour les signaux micro-ondes quantiques
résumé: 

La jonction Josephson est l'élément clé des circuits supraconducteurs quantiques car elle est fortement non-linéaire tout en restant non-dissipative. Dans la majorité des circuits quantiques actuels la jonction est utilisée dans son état supraconducteur où elle agit comme inductance non-linéaire.

Mais la jonction maintient ses propriétés non-linéaires et non-dissipatives lorsqu'elle est polarisée à tension finie, tant que la tension V reste inférieure au gap du supraconducteur. Dans ce régime, appelé "photonique Josephson", des paires de Cooper peuvent traverser la jonction pour peu qu'elles puissent céder leur énergie 2e*V sous forme de photons micro-ondes [1,2]. La jonction exhibe  alors une propriété particulièrement intéressante : la possibilité de générer des signaux micro-ondes quantiques, devenant ainsi un élément actif du circuit micro-onde.

Mon but est maintenant d'utiliser ce régime de fonctionnement de la jonction Josephson afin de fabriquer une large palette de dispositifs capables non seulement de générer des signaux micro-ondes quantiques mais aussi de les mesurer. Comparés aux dispositifs existants on s’attend à ce que cette nouvelle classe de dispositifs soit plus facile d'utilisation, plus rapide et fonctionne à des fréquences beaucoup plus élevées.

Je montrerai deux exemples de dispositifs sur lesquels nous avons déjà des premiers résultats: une source très brillante de photons micro-ondes uniques émis à la demande [3,4] ainsi qu'un amplificateur de signaux micro-ondes présentant un bruit proche de la limite quantique.

[1] Holst et al., PRL 73, 3455 (1994)
[2] Hofheinz et al., PRL 106, 217005 (2011)
[3] Leppäkangas et al., PRL 115, 027004 (2015)
[4] Alexander Grimm, thèse, Grenoble (2015), https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01274276

série: 
Institut Quantique
invité par: :