Couplage de circuits de boîtes quantiques à des cavités micro-ondes
Matthieu Delbecq (LPA)

Infos Complémentaires

en salle de conférence E244 / Conf IV

Lundi 17 septembre à 14h

Résumé :

Cette thèse a eu pour objet de réaliser expérimentalement l’intégration de
circuits de boîte quantique (QD) dans une architecture d’électrodynamique
quantique en cavité sur circuit (cQED). L’intérêt de ces systèmes hybrides
réside dans l’interaction lumière-matière qui s’opère entre les photons de
la cavité microonde et les électrons du QD. Dans ce travail de thèse, il
a été choisi d’utiliser des nanotubes de carbone comme matériau pour les
QDs. En effet, ils permettent l’observation de differents régimes de transport électronique (Fabry-Perot, blocage de Coulomb et Kondo) et ils sont
également polyvalents vis-à-vis des matériaux avec lesquels il est possible
de les contacter (métal normal, supraconducteur, ferromagnétique). La
réalisation expérimentale de ces dispositifs a permis de mesurer un couplage
électron-photon de l’ordre de 100MHz, comparable aux couplages obtenus
en cQED traditionnelle. Ce couplage est réglable par des moyens purement
électriques. Enfin, nous avons mis en évidence l’interaction a distance entre
deux QDs séparés de 80\mum, par l’intermédiaire des photons microondes. Ces
résultats démontrent le potentiel de ces dispositifs pour des applications a la
manipulation de l’information quantique ainsi que la simulation sur puce de
problèmes de matière condensée. Nous avons pu ainsi mesurer la capacité
quantique des QDs, notamment dans le régime Kondo, et simuler le décalage
polaronique électron-phonon, dans le cas de l’interaction a distance entre les
deux QDs.

Abstract :

The project of this thesis was to experimentally realize the implementation
of quantum dot circuits (QD) in a circuit cavity quantum electrodynamics (cQED) architecture. The interest of such hybrid systems lies in the
light-matter interaction that occurs between the cavity microwave photons
and the electrons of the QD. In this thesis work, carbon nanotubes have
been chosen as the material for the QDs. indeed, it is possible to observe
various electronic transport regimes in such systems (Fabry-Perot, Coulomb
blockade and Kondo). Their versatility is also a key point as it is possible
to contact them with various types of metal electrodes (normal, superconductor, ferromagnetic metal). The experimental realization of such devices
has shown an electron-photon coupling of the order of 100MHz, comparable
to standard cQED couplings. This coupling is tunable by purely electric
control. Finally, we have demonstrated the distant interaction between two
QDs, separated by 80\mu, via the microwave cavity photons. These results
shows that these devices can be used for manipulating the quantum information as well as for simulate on-chip condensed matter situations. We have
therefore been able to measure the quantum capacitance of the QDs, and in
particular in the Kondo regime. We have also simulated the electron-phonon
polaronic shift in the case of the distant interaction between the two QDs.

en salle de conférence E244 / Conf IV