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Bienvenue dans le Groupe QCMX

 

Membres

Permanents

Jean-Damien PILLET
Professeur assistant
jean-damien.pillet[at]polytechnique.edu
Tel: +33169334476
Bât 83, Salle 83-20-20

Landry BRETHEAU
Professeur assistant
landry.bretheau[at]polytechnique.edu
Tel: +33169334477
Bât 83, Salle 83-20-20

Etudiants et Postdocs

Stagiaires : Etienne BARGEL (ENS Paris-Saclay L3), Elie DE SEZE (ENS Paris-Saclay L3), Luke PILACHE (X-Bachelor L2).

Bientôt au labo : Ambroise PEUGEOT - Post-Doctorant financé par l'ANR. Il travaillera pendant 2 ans sur le projet QIPHSC.


Actualités

  • Jun 2020: Congrats to JD for his paper published in SciPost Physics Core on the Scattering description of Andreev molecules.
  • Jun 2020: Welcome to Etienne, Elie & Luke who joined the group as summer interns.
  • Mar 2020: Congrats to Landry who was awarded the 2020 Nicholas Kurti Science Prize, together with Rebeca Ribeiro from CNRS C2N à X news article
  • Feb 2020: Tons of room-T µwave components have arrived.
  • Nov 2019: Congrats to JD for his nice PRL paper that reports how a carbon nanotube can be used to guide electrons in graphene à spolight in Physics, Science & MRS Bulletin
  • Sep 2019: New DC electronic instruments (oscillos, sources, DAC, amp).
  • Sep 2019: JD and Landry got tenured!
  • Aug 2019: Congrats to JD for his paper published in Nano Letters on Nonlocal Josephson effect in Andreev molecules.
  • Aug 2019: New paper by JD & co published in Physical Review Applied on Injection Locking and Parametric Locking in a Superconducting Circuit.
  • Jul 2019: We've received our cryogenic circulators and amplifiers from LNF.
  • Apr 2019: We've installed our new BlueFors dilution refregirator. Base temp = 8 mK !!!
  • Mar 2019: After 3 months, electricity, masonry and plumbing works are finished! Our lab is ready to get the fridge. And we've just received our expresso machine !
  • Jan 2019: New RF equipments from Rohde & Schwarz (1 VNA, 1 PSA and 3 MSG).
  • Jan 2019: Congrats to Landry for his paper published in Nature Nanotechnology on a graphene-based superconducting qubit à spotlight by Nature Nano & MIT News
  • Nov 2018: New paper by Landry & co published in Science that shows gate-controllable superconductivity in monolayer WTe2 à spotlight by MIT News
  • Sep 2018: We've received a 40L cylinder of He3. Thanks to MHD and the DOE :)
  • Sep 2018: New paper by Landry & co in PRB that reports tunneling spectroscopy measurements of graphene proximitized by large-gap superconductors.
  • Jul 2018: Congrats to Landry who was awarded a young researcher grant from ANR.
  • Dec 2017: The QCMX-lab was awarded a grant from SIRTEQ.
  • Sep 2017: We've been hired as assistant professors (with startup grant and lab space). Let's build from scratch a new lab. Long-live QCMX!

Recherche

Stratégie

Notre but est d'explorer les propriétés quantiques des circuits électroniques et de la matière. La stratégie consiste à coupler des circuits supraconducteurs habituellement utilisés pour traiter l'information quantique à des matériaux afin de sonder leurs propriétés quantiques et découvrir de nouveaux états électroniques de la matière. Ceci pourrait permettre d'identifier de nouveaux porteurs d'information quantique et de simuler des problèmes quantiques complexes à plusieurs corps.

Un laboratoire dédié aux circuits quantiques hybrides

En septembre 2017 a eu lieu la naissance d'une nouvelle activité au sein de l'X dédiée à l'élaboration de nouvelles technologies quantiques. Les membres de QCMX bâtissent actuellement un espace qui permettra la réalisation et la manipulation de circuits quantiques hybrides avec un accès à des températures proche du zéro absolu (quelques mK), de l'équipement dans la gamme micro-onde pour le contrôle quantique et des outils de nanofabrication pour la création de nouvelles architectures. Fin 2018, le point le plus froid de l'X descendra en dessous de 10mK grâce à l'arrivée de son premier cryostat à dilution (de la compagnie BlueFors) dans le laboratoire QCMX, alors déjà équipé pour permettre en 2019 la mesure cohérente du premier circuit quantique de l'École polytechnique.

Un des ingrédients cruciaux pour le fonctionnement des circuits quantiques est la non-linéarité apportée par un composant électronique non-dissipatif appelée jonction Josephson. Ces jonctions sont généralement faites de deux supraconducteurs couplés par effet tunnel à travers une mince barrière isolante. Il existe cependant une plus large classe de jonctions Josephson où les supraconducteurs sont connectés par des conducteurs quantiques, comme le graphène, les nanofils semiconduteurs ou les nanotubes de carbone. Dans ces systèmes, peu exploités dans le contexte des circuits quantiques, la physique est plus riche car ils hébergent des degrés de liberté supplémentaires associés aux propriétés électroniques des conducteurs quantiques.

Le laboratoire QCMX a pour but d'utiliser cette ressource inexploitée pour designer de nouveaux dispositifs quantiques, notamment grâce au développement d'une croissance ultra-propre de nanotubes de carbone pouvant être intégrés dans des circuits supraconducteurs. De telles jonctions Josephson hébergent alors des excitations électroniques élementaires dans la gamme d'énergie GHz qu'il est possible de contrôler quantiquement grâce à des signaux micro-onde. Nos circuits, placés dans une cavité micro-onde afin de le protèger de la décohérence due à l'environnement, permettront de détecter de nouveaux états électroniques de la matière comme, par exempe, des États Liés d'Andreev, des fermions de Weyl ou des fermions de Majorana.

Simulations quantiques

Les architectures de circuits quantiques hybrides tels que développées au sein de l'activité QCMX offrent d'immenses perspectives pour la simulation quantique, notamment pour répondre à des questions modernes de physiques fondamentales.

Par exemple, une charge piégée dans un nanotube ou un nanofil semiconducteur, connectée en parallèle à une jonction Josephson peut simuler le problème d'un spin 1/2 immergé dans un champ magnétique dépendant de l'espace. Dans le régime quantique, le degré de liberté de spin et de position sont intriqués et obéissent à une dynamique jointe d'une grande complexité. Cette expérience permettrait de comprendre plus en détails le modèle spin-boson qui est au coeur de la description de la dissipation en physique quantique.

Au-delà de cette situation élémentaire, il est possible d'imaginer des systèmes plus complexes basés sur des réseaux de plusieurs objets quantiques. Par exemple, un nanotube de carbone connecté à de multiples électrodes supraconductrices peut se comporter comme un réseau de boîtes quantiques. Les membres de QCMX élaborent actuellement des stratégies permettant d'envisager la téléportation quantique d'électrons au sein d'un tel dispositif.


Recrutement

Nous recherchons des stagiaires, thésards et postdoctorants motivés pour travailler dans le groupe. Merci de nous contacter par emails.


Enseignement

Jean-Damien et Landry ont chacun une charge d'enseignement de 192 hour / an. Ils enseignent dans le cycle ingénieur des Polytechniciens en Mécanique Quantique (PHY 361) et Physique Quantique Avancée (PHY 430). Landry s'occupe également d'un module de recherches sur les Technologies Quantiques (PHY599). Vous trouverez ici la vidéo d'une Conférence grand public sur les Technologies Quantiques que Landry a donné aux X'19 avec Alain Aspect.


Financements

Avec le soutien financier :