Dans ce 65e épisode des entretiens Decode Quantum toujours également diffusés par Frenchweb, Fanny Bouton et moi-même recevons Audrey Cottet et Takis Kontos qui sont tous deux directeurs de recherche au CNRS, officiant au LPENS de l’École Normale Supérieure de Paris. Nous évoquons avec eux l’histoire des qubits supraconducteurs, les qubits à base de nanotubes de carbone ainsi que la détection de la matière noire qui devrait normalement titiller votre curiosité scientifique.

Audrey Cottet est Directrice de Recherche au CNRS et chercheuse en physique quantique au Laboratoire de Physique de l’ENS Paris ainsi qu’au LPEM à l’Ecole Supérieure de Physique Chimie Industrielle de Paris. Elle a obtenu un doctorat dans l’équipe Quantronics de Daniel Esteve, Michel Devoret et Christian Urbina au CEA de Saclay en 2002, donc comme il se doit dans le domaine des qubits supraconducteurs, au moment où le CEA produisait les premières puces avec ces qubits. Elle s’est ensuite spécialisée comme théoricienne dans les circuits mésoscopiques et dans les quantum dots. Elle a contribué à la découverte d’effet transistor de spin dans les nanotubes de carbone, sur des effets de couplage spin-photon, et sur les émissions de photons par des quantum dots et des jonctions supraconductrices. Et cerise sur le gâteau, elle travaille aussi sur la détection quantique de matière noire. Et dans l’extra-scolaire, elle est aussi passionnée d’archéomusicologie. Elle est ingénieur Supelec.

Takis Kontos est aussi Directeur de Recherche du CNRS et chercheur au LPENS de l’ENS Paris où il pilote l’équipe travaillant sur les circuits quantiques hybrides ainsi qu’au LPEM de l’ESPCI. Il est aussi cofondateur et membre du conseil scientifique de C12 Quantum Electronics. Ses domaines de recherche couvrent l’électrodynamique quantique, les nanocircuits hybrides, la nanospintronique dans des nanotubes de carbone, ainsi que les capteurs quantiques. Parmi ses doctorants il a eu un certain Mathieu Desjardins qui est le CTO et cofondateur de C12. Il a aussi été codirecteur avec Zaki Leghtas de la thèse de Raphael Lescanne le CTO et cofondateur d’Alice&Bob. À l’origine, Takis est ingénieur Supelec suivi d’un doctorat en physique du solide à l’Université Paris-Sud en 2002.

Voici les points clés de la discussion et liens utiles :

Comment nos invités ont-ils atterri dans le quantique ? Pour Audrey, c’est venu pendant ses études à Supelec avec l’enseignement en physique quantique en tronc commun. Elle était fascinée par le côté contre-intuitif du domaine, et aussi la question de la mesure quantique. Pour Takis, cela a démarré à la fin du lycée, notamment par la lecture du livre “Conversation avec le Sphinx – Paradoxes en physique” d’Etienne Klein (1991). Intrigué par le domaine, il avait aussi lu un livre de Richard Feynman qui était compliqué à lire. Audrey et Takis ont tout deux fait un DEA en troisième année de Supelec, ce qui leur a permis de s’orienter vers la physique. Takis a aussi travaillé dans l’électronique analogique, ce qui est devenu utile par la suite pour le contrôle expérimental des qubits.

Le sujet de thèse d’Audrey Cottet était Implémentation d’un bit quantique dans un circuit supraconducteur, sous la direction de Daniel Esteve. Elle avait été embauchée pour un stage sur les boites à paires de Cooper de Vincent Bouchiat, qu’elle a connectées à un réservoir supraconducteur via une jonction Josephson, donnant un couplage cohérent. L’objectif était de transformer cela en un qubit avec un système de mesure. Il exploite des oscillations de Rabi et Ramsey que l’on voit habituellement en physique atomique. Cela a impliqué de faire de la nanolithographie pour dessiner le circuit. A l’été 1999, les travaux de Yasonobu Nakamura ont été publiés alors qu’elle démarrait sa thèse. Le procédé de mesure des Japonais était “destructif” de l’état du qubit. Elle a travaillé sur la création d’une mesure non destructive (QND), avec plein de tests de combinaisons différentes. Daniel Esteve avait trouvé la solution en dessinant au tableau une boite à deux jonctions Josephson en parallèle. Elle était sans résonateur à cette époque (en 2002). Il a fallu attendre les travaux d’Andreas Wallraff et Alexandre Blais avec Michel Devoret entre 2003 et 2004 à Yale pour voir apparaître les résonateurs de lecture de l’état des qubits supraconducteurs. A noter que John Martinis et Isaac Chuang étaient dans le jury de thèse d’Audrey. C’est le Chuang du fameux bouquin “Nielsen et Chuang” qui est une référence dans le calcul quantique.

Le sujet de thèse de Takis Kontos était Cohérence et interférences quantiques dans les nanostructures Supraconducteur / Ferromagnétique. C’était de la physique de la matière condensée portant sur les états ordonnés et les propriétés quantiques avec des fonctions d’onde macroscopiques, avec des électrons avec des spins parallèles. Il y avait des questions sur la supraconductivité à haute température. Vitaly Ginzburg (Nobel de physique en 2003) s’était posé ce genre de question autour de la création du modèle BCS de 1957 expliquant la supraconductivité avec les paires de Cooper (d’électrons de spin opposés). La thèse de Takis portait sur cet état dans des hétérostructures ferromagnétiques et supraconductrices. Il a démontré que l’on pouvait fabriquer un état inhomogène.

Audrey a arrêté de travailler sur les supraconducteurs et a travaillé sur des nanotubes de carbone et des états ferromagnétiques, à Bâle. Elle y a découvert un effet d’échange d’interface avec des champs magnétiques dans des supraconducteurs. Au même moment, Takis avait conservé l’ingrédient (palladium-nickel) et les a combinés avec des nanotubes de carbone. Ils ont compris la magnétorésistance des nanotubes de carbone et l’injection de spin dans un système de basse dimensionalité (1D).

Il se trouve que je les avais croisés tous les deux lors de l’inauguration des nouveaux locaux de C12 à Paris. Pour mémoire, nous avions reçu Mathieu et Pierre Desjardins, respectivement CTO et CEO de C12 en janvier 2021 dans le 16e épisode des entretiens Decode Quantum ! Audrey et Takis reviennent sur les caractéristiques et spécificités de ces nanotubes et pourquoi ils sont intéressants pour gérer des qubits. Ils étaient inspirés par les travaux d’Andreas Wallraff (ETH Zurich) sur les cavités. Ils se sont dit que les nanotubes pouvaient être intégrés dans une cavité (ligne supraconductrice sur silicium, couplage capacitif, confine les photons microondes de contrôle du spin des électrons piégés dans les nanotubes). Puis, exploiter un couplage électrique spin-photon dans le régime des microondes de 5 à 6 GHz. Dans le nanotube, ils créent un état de charge qui comprend un électron en excès, le tout étant contrôlé par une grille électrostatique de contrôle. Cela fait appel au phénomène du blocage de Coulomb. À basse température, l’état de charge est bien défini dans les nanotubes de carbone et un champ magnétique contrôlé définit la direction du spin. Le spin est le degré de liberté du qubit. Ce degré de liberté est alors hybridé avec deux points quantiques reliés par une jonction tunnel et un degré de liberté de charge. Il utilise deux électrodes colinéaires et des axes de quantification de spin un peu différent des deux points quantiques. Pour relier deux qubits, on les fait échanger un photon virtuel. Cela fait appel à l’électrodynamique quantique en cavité. La lecture des qubits consiste à lire la fréquence de résonance du résonateur avec une projection sur l’axe de quantification. C’est une lecture dispersive. À ce stade, ils n’ont pas encore de fidélité éprouvée.

Le multiplexage du contrôle peut se faire en fréquences avec plusieurs unités binaires quantiques associées au même résonateur. C’est favorable pour le passage à l’échelle et donne de bons temps de cohérence largement au-dessus de la milliseconde.

Ces nanotubes sont fabriqués à Paris dans la nouvelle usine de C12. Le processus chimique a l’air plutôt simple. Il est complété par un procédé facile à automatiser de sélection et d’agrafage des nanotubes sur un circuit en silicium, exploitant des manipulateurs piézoélectriques.

Audrey et Takis nous décrivent leur travail sur la détection de la matière noire. Ils recherchent la présence d’axions, des particules élémentaires qui interagiraient la matière normale. Il s’agit de champ électromagnétique en dehors du modèle standard. Il modifierait les équations de Maxwell et serait détectable avec des cavités microondes. Leur dispositif expérimental (ci-dessous) comporte une boite de cuivre avec un cristal et un circuit supraconducteur qui amplifie le signal. Le tout est placé dans un cryostat à 10 mK. Ils ont travaillé dessus avec Zaki Leghtas sur les effets non linéaires. C’est de la science qui ne sert à rien au début mais peut devenir utile après par sérendipité.

Enfin, nous abordons rapidement le lien entre tout cela et la passion d’Audrey pour l’archéo-musicologie. Elle travaille sur l’histoire des cymbales de l’antiquité qui étaient utilisées dans les cultures moyen-orientales. Elle a accès à des ressources dans le cadre de l’ENS, notamment pour la recherche iconographique. Utilisant des méthodologies voisines de recherche en physique quantique, elle collabore avec le C2RMF pour la restauration de ces pièces, en liaison avec le Musée du Louvre. C’est une forme de recherche à la fois “amateure” et “professionnelle” !

Et voilà !

Dans l’épisode suivant de Decode Quantum, nous serons outre-Rhin avec Tommaso Calarco de Forschungszentrum Jülich et qui joue aussi un rôle clé dans la coordination scientifique de l’European Quantum Flagship.

RRR

 
S
S
S
S
S
S
S
img
img
img

Publié le 14 décembre 2023 Post de | Quantique | 2548 lectures

PDF Afficher une version imprimable de cet article     

Reçevez par email les alertes de parution de nouveaux articles :


 

RRR

 
S
S
S
S
S
S
S
img
img
img


Ajouter un commentaire

Vous pouvez utiliser ces tags dans vos commentaires :<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong> , sachant qu'une prévisualisation de votre commentaire est disponible en bas de page après le captcha.

Last posts / derniers articles

Free downloads

Understanding Quantum Technologies 2023, a free 1,366 pages ebook about all quantum technologies (computing, telecommunications, cryptography, sensing) also available in paperback edition on Amazon:

image

Free downloads

Understanding Quantum Technologies 2023 Short version, a 24 pages with key takeaways from the eponymous book.

image

Voir aussi la liste complète des publications de ce blog.

Derniers albums photos

Depuis juillet 2014, mes photos sont maintenant intégrées dans ce site sous la forme d'albums consultables dans le plugin "Photo-Folders". Voici les derniers albums publiés ou mis à jour. Cliquez sur les vignettes pour accéder aux albums.
albth
QFDN
Expo
791 photos
albth
Remise Légion d'Honneur Philippe Herbert Jul2021
2021
15 photos
albth
Vivatech Jun2021
2021
120 photos
albth
Visite C2N Palaiseau Mar2021
2021
17 photos
albth
Annonce Stratégie Quantique C2N Jan2021
2021
137 photos
albth
Maison Bergès Jul2020
2020
54 photos
albth
Grenoble Jul2020
2020
22 photos

image

Avec Marie-Anne Magnac, j'ai lancé #QFDN, l'initiative de valorisation de femmes du numérique par la photo. Elle circule dans différentes manifestations. L'initiative rassemble près de 800 femmes du numérique (en janvier 2022) et elle s'enrichit en continu. Tous les métiers du numérique y sont représentés.

Les photos et les bios de ces femmes du numérique sont présentées au complet sur le site QFDN ! Vous pouvez aussi visualiser les derniers portraits publiés sur mon propre site photo. Et ci-dessous, les 16 derniers par date de prise de vue, les vignettes étant cliquables.
flow
Gaëlle Rannou
Gaëlle est étudiante à 42 Paris et tutrice de l’équipe pédagogique (en 2021).
flow
Jehanne Dussert
Jehanne est étudiante à l'école 42, membre d'AI For Tomorrow et d'Open Law, le Droit ouvert. Elle est aussi fondatrice de "Comprendre l'endométriose", un chatbot informant sur cette maladie qui touche une personne menstruée sur 10, disponible sur Messenger. #entrepreneuse #juridique #santé
flow
Chloé Hermary
Chloé est fondatrice d'Ada Tech School, une école d'informatique alternative et inclusive dont la mission est de former une nouvelle génération de talents diversifié à avoir un impact sur le monde. #entrepreneuse #formation
flow
Anna Minguzzi
Anna est Directrice de Recherche au CNRS au Laboratoire de Physique et Modélisation des Milieux Condensés (LPMMC) à Grenoble. #quantique
flow
Maeliza Seymour
Maeliza est CEO et co-fondatrice de CodistAI, qui permet de créer une documentation du code informatique par une IA.
flow
Candice Thomas
Candice est ingénieure-chercheuse au CEA-Leti, travaillant sur l’intégration 3D de bits quantiques au sein du projet Quantum Silicon Grenoble. #recherche #quantique
flow
Stéphanie Robinet
Stéphanie dirige un laboratoire de conception intégrée de circuits électroniques du CEA-Leti qui travaille sur des systèmes sur puces intégrés, des interfaces de capteurs, des interfaces de contrôle de qubits et de la gestion intégrée de l'énergie. #recherche #quantique
flow
Sabine Keravel
Sabine est responsable du business development pour l’informatique quantique chez Atos. #quantique #IT
flow
Céline Castadot
Céline est HPC, AI and Quantum strategic project manager chez Atos.
flow
Léa Bresque
Léa est doctorante, en thèse à l'institut Néel du CNRS en thermodynamique quantique, sous la direction d'Alexia Auffèves (en 2021). #quantique #recherche
flow
Emeline Parizel
Emeline est chef de projet web et facilitatrice graphique chez Klee Group, co-fondatrice TEDxMontrouge, gribouilleuse à ses heures perdues, joue dans une troupe de comédie musicale, co-animatrice de meetups et est sensible à l’art et à la culture. #création
flow
Elvira Shishenina
Elvira est Quantum Computing lead chez BMW ainsi que présidente de QuantX, l'association des polytechniciens du quantique. #quantique
flow
Marie-Noëlle Semeria
Marie-Noëlle est Chief Technology Officer pour le Groupe Total après avoir dirigé le CEA-Leti à Grenoble. #recherche
flow
Gwendolyn Garan
Gwendolyn est travailleuse indépendante, Game UX Designer, Game UX Researcher (GUR) et 2D Artist pour le jeu vidéo, étudiante en Master 2 Sciences du Jeu, speaker et Formatrice sur l'autisme et la neurodiversité, l'accessibilité et les systèmes de représentation dans les jeux vidéo. #création #jeuvidéo
flow
Alexandra Ferreol
Alexandra est étudiante d'un bachelor Game Design à L'Institut Supérieur des Arts Appliqués (année scolaire 2019/2020) #création #jeuvidéo
flow
Ann-elfig Turpin
Ann-elfig est étudiante en deuxième année à Lisaa Paris Jeux Vidéos (Technical artist, 3D artiste), année scolaire 2019/2020. #création #jeuvidéo

Derniers commentaires

“[…] to Olivier Ezratty, author of Understanding quantum technologies 2023, the challenge for Europe is to position itself outside of where the US and China are likely end up...”
“Désolé, je suis passé à l'anglais en 2021 sans revenir au français. Traduire un tel ouvrage (1366) pages d'une langue à l'autre est un travail herculéen, même avec des outils de traduction automatique. Sachant...”
“Je suis un artiste conceptuel, certes je garde la grande majorité de mon travail dans ma tête par défaut d'un grand mécène. Mon travail de base se situe sur le "mimétisme" qui mène aux itérations et de nombreux...”
“Better than a Harry Potter! Thanks Olivier...”
“J'ai bien aimé le commentaire sur le film Openheiner avec l'interrogation du chercheur sur l'utilisation de ses découvertes. En continuation de ces propos, je propose d'écouter le débat suivant qui m'a semblé...”

Abonnement email

Pour recevoir par email les alertes de parution de nouveaux articles :


 

RRR

 
S
S
S
S
S
S
S
img
img
img