Implémentation d’un bit quantique dans un circuit supraconducteur
Daniel Estève (SPEC, CEA-Saclay)

Jeudi 07 novembre 2002

La récente découverte d’algorithmes quantiques exponentiellement plus efficaces que leurs homologues classiques a déclenché une vaste recherche de systèmes pouvant servir de base à un processeur quantique. Idéalement, un processeur est constitué d‚un ensemble de systèmes à deux niveaux (appelés bits quantiques), manipulables, en interaction contrôlée, et munis d’un système de lecture projective.

Des bits quantiques et des portes logiques quantiques ont déjà été implémentés dans des systèmes quantiques bien contrôlés comme des ions piégés, des atomes en cavité ou des spins nucléaires. Ces réalisations basées sur des objets quantiques microscopiques n’ont toutefois pas la souplesse des circuits électroniques. De leur côté, les circuits électroniques ne sont en général pas quantiques en raison de la décohérence inhérente aux objets macroscopiques couplés à un grand nombre de degrés de liberté non contrôlés.

Il est cependant possible dans certains circuits d’échapper à la décohérence, et ce sans perdre la possibilité de manipuler et de mesurer leur état quantique. Je décrirai le principe de fontionnement des circuits supraconducteurs à base de nanojonctions Josephson récemment développés. J’expliquerai notamment le fonctionnement du "quantronium", qui implémente un bit quantique muni de son système de manipulation et de lecture. Je décrirai les expériences inspirées de la physique atomique réalisées sur cet atome artificiel : précession de Rabi, interférences de Ramsey, échos. Enfin, je discuterai la faisabilité de portes logiques quantiques avec ce type de circuit.