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Members
Date
November 9, 2017 9:30 AM
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November 10, 2017 2:00 PM
Lieu de l'événement
Hôtel Château Bromont
10 h 30 – 10 h 55 Inscription
10 h 55 – 11 h Mot d'ouverture (Salon A)
11 h – 12 h Gina Passante, California State University, Fullerton (Salon A)
La recherche comme guide pour améliorer l'enseignement et
l'apprentissage de la mécanique quantique
12 h – 13 h 30 Dîner (Salle 4 canards)
13 h 30 – 14 h 30 David Poulin, Université de Sherbrooke (Salon A)
Tout ce que vous avez toujours voulu savoir sur l'information quantique
théorique sans jamais oser le demander
14 h 30 – 15 h Pause-café (Salon B)
15 h – 15 h 30 Edouard Pinsolle, Université de Sherbrooke (Salon A)
Troisième moment des fluctuations de courant dans un conducteur diffusif
15 h 30 – 16 h Jean Olivier Simoneau, Université de Sherbrooke (Salon A)
Statistique des photons d'un amplificateur paramétrique Josephson
à partir de mesures micro-ondes continues
16 h – 16 h 30 Agustin Di Paolo, Université de Sherbrooke (Salon A)
Les efforts en technologies quantiques à travers le monde :
tirer parti de leur impact à court terme
16 h 30 – 18 h 30 Session d'affiches et rafraîchissement (Salon B)
19 h – Souper INTRIQ (Salle 4 canards)
9 h 15 – 10 h Peter Grütter, professeur à l'Université McGill (Salon A)
Résolution temporelle de l'ordre de l'attoseconde par AFM
10 h – 10 h 30 Baptiste Royer, doctorant à l'Université de Sherbrooke (Salon A)
Détecteur de photons micro-ondes itinérants
10 h 30 – 11 h Pause-café (Salon B)
11 h – 12 h Michael Hilke, professeur à l'Université McGill (Salon A)
Introduction à l'apprentissage automatique quantique
12 h – 13 h 30 Dîner (Salle 4 canards)
13 h 30 – 14 h 30 Nicolas Godbout, professeur à Polytechnique Montréal (Salon A)
Les expériences scientifiques quantiques du satellite Micius
14 h 30 – 15 h Charles Bédard, doctorant à l'Université de Montréal (Salon A)
Amplification de Kolmogorov à partir de corrélations de Bell
15 h Mot de clôture (Salon A)
California State University, Fullerton
La recherche comme guide pour améliorer l'enseignement et l'apprentissage de la mécanique quantique
La mécanique quantique est une matière notoirement difficile, en partie parce que ses lois physiques contredisent ce que l'on observe dans le monde classique, ce qui peut compliquer le développement d'une intuition quantique chez les étudiants. Mes recherches visent à déterminer quelles idées ou concepts précis sont les plus difficiles pour les étudiants, dans quelle mesure le paradigme d'enseignement influe sur leur apprentissage, et comment utiliser cette information pour améliorer l'enseignement. Dans cette présentation, je décrirai une étude sur la façon dont les étudiants conçoivent la superposition en mécanique quantique, et sur la manière dont un enseignement ciblé a amélioré leur compréhension. Nous discuterons également de deux paradigmes d'enseignement différents et de données préliminaires sur leur effet sur l'apprentissage des étudiants.
Doctorant, Université de Montréal
Directeur : Gilles Brassard
Amplification de Kolmogorov à partir de corrélations de Bell
John Bell a été le premier à observer que la théorie quantique prédit, entre les résultats de mesures, des corrélations qui dépassent le pouvoir explicatif des théories locales à variables cachées. Ces corrélations ont traditionnellement été étudiées de façon approfondie dans le cadre probabiliste. Un inconvénient de cette perspective est qu'on est alors contraint d'utiliser, dans un même argument, les résultats de mesures mutuellement exclusives. L'un de nous a amorcé une approche différente, qui ne fait appel qu'aux données disponibles, afin de contourner ce problème. Dans cette vision factuelle, fondée sur la complexité de Kolmogorov, nous introduisons des mécanismes tels que l'amplification de complexité. Nous établissons que cette fonctionnalité est réalisable, tout comme son pendant probabiliste, soulignant ainsi que les corrélations de Bell constituent une ressource précieuse pour le traitement de l'information.
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directeur : Alexandre Blais
Les efforts en technologies quantiques à travers le monde : tirer parti de leur impact à court terme
Ces dernières années, on a observé une hausse notable de l'intérêt pour les technologies quantiques, qui se concrétise désormais par des efforts à grande échelle et à l'échelle mondiale en vue d'une utilisation stratégique et d'une commercialisation future. De plus, la vaste publicité entourant des technologies quantiques comme l'informatique quantique a accru leur visibilité et a grandement fait augmenter les attentes du public. Dans cette présentation, nous mettons en contexte les plus récents mouvements du domaine afin de comprendre leur effet sur les organisations, en dégageant des pistes pour une collaboration efficace et à long terme entre les milieux universitaire, industriel et médiatique.
Polytechnique Montréal
Tutoriel : Les expériences scientifiques quantiques du satellite Micius
Université McGill
Résolution temporelle de l'ordre de l'attoseconde par AFM
L'amélioration de la résolution temporelle de l'AFM est un objectif majeur de plusieurs groupes de recherche [1-3]. En particulier, l'idée d'observer des événements ultrarapides dans la gamme des femtosecondes, combinée à une résolution spatiale nanométrique, suscite un grand intérêt. Les axes de recherche vont de la mesure des photoporteurs au mouvement des molécules, et au-delà [4]. Nous avons récemment démontré une résolution temporelle de l'ordre de la picoseconde par microscopie à force atomique sans contact (nc-AFM) et impulsions laser ultrabrèves dans du GaAs crû à basse température [2].
Nous présenterons nos plus récentes avancées en AFM à résolution temporelle ultrarapide. Nous avons mis au point une mesure d'autocorrélation d'impulsions laser ultrabrèves par détection de force à l'aide du nc-AFM. Un cristal non linéaire sert à générer un champ électrique qui suit l'intensité de l'impulsion laser ultrabrève incidente ; nous traçons directement le champ électrique émis avec une résolution temporelle de l'ordre de l'attoseconde et une résolution spatiale nanométrique grâce à notre montage nc-AFM. Nous sommes ainsi en mesure de démontrer que la limite inférieure de la résolution temporelle en AFM est uniquement déterminée par le délai minimal réalisable par le montage optique et par le bruit thermique du nc-AFM.
[1] M. Takihara, T. Takahashi, T. Ujihara – Appl. Phys. Lett. 93 (2008) 021902.
[2] Z. Schumacher, A. Spielhofer, Y. Miyahara, P. Grutter, Appl. Phys. Lett. 110 (2017) 053111.
[3] G. Shao, M. S. Glaz, F. Ma, H. Ju, D. S. Ginger, ACS Nano, 8 (2014) 10799
[4] M. Peplow, Nature 544 (2017) 408–410.
Université McGill
Tutoriel : Introduction à l'apprentissage automatique quantique
On parle beaucoup ces derniers temps de l'importance de Montréal dans le domaine de l'intelligence artificielle et de l'apprentissage automatique. Si l'on ajoute à cela l'émergence des technologies quantiques, le moment semble opportun pour en apprendre davantage sur la version quantique de l'apprentissage automatique. Je commencerai par présenter l'apprentissage automatique classique et passerai en revue quelques exemples simples, y compris certains détails sur la structure du code en apprentissage automatique. Cela servira de base pour présenter la version quantique de l'apprentissage automatique. Il s'agit d'un domaine beaucoup moins bien défini, comportant de nombreuses variantes quant au degré de « quanticité ». Je décrirai différentes approches de l'apprentissage automatique quantique, donnerai quelques exemples et applications simples, et terminerai par plusieurs questions ouvertes.
Université de Sherbrooke
Tutoriel : Tout ce que vous avez toujours voulu savoir sur l'information quantique théorique sans jamais oser le demander
Je donnerai un tutoriel sur un sujet d'information quantique théorique choisi par les participants.
Professionnel de recherche, Université de Sherbrooke
Directeur : Bertrand Reulet
Troisième moment des fluctuations de courant dans un conducteur diffusif
Au fil des ans, l'étude des fluctuations de courant dans les conducteurs cohérents, et en particulier de leur variance (deuxième moment), a apporté un éclairage nouveau sur les propriétés des quasi-particules, comme la charge effective dans l'effet Hall quantique fractionnaire ou, plus récemment, la symétrie de l'état Kondo dans les nanotubes de carbone. Malgré ce succès, il n'y a eu que quelques tentatives d'approfondir l'étude des fluctuations de courant dans les conducteurs mésoscopiques en s'attaquant à la mesure de moments d'ordre supérieur, comme le troisième. Dans cette présentation, je montrerai la première mesure du troisième moment des fluctuations de courant dans un conducteur diffusif.
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directeur : Alexandre Blais
Détecteur de photons micro-ondes itinérants
La réalisation d'un détecteur de photons uniques micro-ondes à haute efficacité est un problème de longue date dans le domaine de l'optique quantique micro-onde. Nous proposons un détecteur de photons non destructif (QND) à haute efficacité qui peut être facilement mis en œuvre avec l'électrodynamique quantique en circuit de pointe actuelle. Ce schéma fonctionne de façon continue, en obtenant de l'information sur le temps d'arrivée du photon ainsi que sur sa présence.
L'idée clé qui permet de contourner les limites habituelles imposées par la rétroaction de la mesure est l'utilisation d'états noirs de longue durée de vie dans un petit ensemble d'atomes artificiels inhomogènes, afin d'augmenter le temps d'interaction entre le photon et l'appareil de mesure.
À l'aide de paramètres de système réalistes, nous montrons que de grandes fidélités de détection sont possibles.
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directeur : Bertrand Reulet
Statistique des photons d'un amplificateur paramétrique Josephson à partir de mesures micro-ondes continues
Le courant alternatif circulant dans un dispositif mésoscopique présente de riches fluctuations électromagnétiques.[1] Ces fluctuations peuvent être étudiées sous l'angle du transport de charge ou sous celui de l'optique quantique. Dans la perspective de l'optique quantique, il est possible de mesurer la statistique discrète des photons d'un signal micro-onde à l'aide des cumulants des fluctuations continues de sa tension.[2] Je présenterai des résultats récents sur la statistique des photons d'un amplificateur paramétrique Josephson, la source archétypale d'états comprimés dans le domaine des micro-ondes. Les résultats concordent de façon convaincante avec un modèle entrée-sortie du dispositif et du montage de mesure.
[1] Rolf Landauer. Nature 392, 658-659 (1998)
[2] Virally et al. PRA 93, 043813 (2016)
Étudiant à la maîtrise, Université de Sherbrooke
Directeur : Michel Pioro-Ladrière
Mise au point d'une technique de mesure C-V cryogénique destinée à la lecture de qubits de spin dans des boîtes quantiques
L'utilisation de transistors à un électron (SET) pour lire des qubits de spin dans des boîtes quantiques s'est révélée offrir d'excellentes sensibilités. Ce sont ces sensibilités élevées qui ont rendu possible la lecture en un seul coup. Cependant, les SET ont un coût élevé : l'espace qu'ils occupent est important, parfois même plus grand que celui occupé par les boîtes quantiques. Cela pose des défis importants pour l'extensibilité des dispositifs à boîtes quantiques. Dans ces travaux, nous présentons l'idée de base d'une approche différente, fondée sur la mesure de la capacité quantique au moyen d'un pont de capacité externe, qui permettrait aux dispositifs de se passer complètement des SET. Quelques résultats préliminaires obtenus avec un prototype de pont cryogénique et en utilisant un SET comme boîte quantique seront présentés. Pour l'instant, la sensibilité du prototype est encore trop faible pour observer le blocage de Coulomb, mais des effets d'accumulation dans un SET refroidi à des températures cryogéniques étaient tout de même clairement visibles, ce qui montre que la technique que nous proposons pourrait fonctionner.
Doctorant, Université McGill
Directeur : Jack Sankey
Considérations de conception pour des membranes de cristal photonique en SiN à haute réflectivité, et progrès vers le contrôle optique de la géométrie mécanique
Les membranes de cristal photonique présentent une réflectivité amplifiée par résonance. De nombreuses applications exigent que cette résonance se produise à une longueur d'onde prédéterminée, ce qui impose des tolérances géométriques rigoureuses. Nous accordons ici la résonance d'un réflecteur à cristal photonique autoportant à moins de 0,15 nm (0,04 largeur de raie) de 1550 nm au moyen de gravures itératives à l'acide fluorhydrique, et nous présentons une série de simulations visant à créer des réflecteurs robustes face à la collimation du faisceau [1]. De plus, nous faisons état de progrès vers la création d'un mode mécanique localisé et accordable dans un cristal phononique à l'aide de la pression de radiation de la lumière [2]. Plus précisément, nous décrivons des techniques de fabrication produisant de façon reproductible des cristaux autoportants de SiN stœchiométrique de 100 nm à 300 nm d'épaisseur, d'une superficie atteignant 20 mm^2, comptant jusqu'à 2750 cellules unitaires et des attaches aussi étroites que ~1 um. Nous mesurons par interférométrie le mouvement brownien de ces cristaux et identifions une bande interdite phononique nécessaire aux expériences de localisation induite par laser (avec un rapport entre la largeur de la bande interdite et la fréquence de bord de bande atteignant 0,8), en accord avec les simulations COMSOL. Nous prévoyons une longueur de localisation d'environ 1 cellule unitaire pour nos dispositifs optimaux.
[1] S. Bernard et al., Optics letters 41 (24), 5624-5627 (2016)
[2] A. Z. Barasheed et al., Phys. Rev. A 93, 053811 (2016)
Doctorant, Université McGill
Directeur : Jack Sankey
Demi-cavités ultracourtes pour des applications optomécaniques
En optomécanique, nous nous intéressons au couplage de la lumière à un résonateur mécanique. Dans une expérience typique, la position d'un oscillateur mécanique module la fréquence de résonance optique (couplage dispersif) d'une cavité optique de Fabry-Pérot. Dans ce cas, il est avantageux de créer des cavités optiques aussi petites que possible afin d'augmenter le couplage entre la lumière et le mouvement des résonateurs mécaniques (c.-à-d. que de petites cavités entraînent davantage de rebonds de photons par seconde sur le résonateur mécanique). La position de l'élément mécanique peut aussi moduler le taux de couplage d'entrée de la cavité (couplage dissipatif). Nous faisons état de progrès vers la création d'une demi-cavité de taille micrométrique formée par un miroir plan et un résonateur mécanique constitué d'une membrane de SiN d'environ 90 nm d'épaisseur. En intégrant cette petite demi-cavité dans un résonateur optique de Fabry-Pérot conventionnel, nous démontrons un couplage dissipatif. Cette approche de création de petites cavités pourrait servir à réduire la taille des cavités optiques en espace libre jusqu'à des dimensions comparables à la longueur d'onde d'un laser, ce qui donnerait un taux de couplage optomécanique supérieur de plusieurs ordres de grandeur à celui des systèmes macroscopiques en espace libre actuels. Elle pourrait aussi permettre le refroidissement de l'oscillateur mécanique jusqu'à son état fondamental dans la limite de la « mauvaise cavité ».
Doctorant, Université McGill
Directeur : Bill Coish
Amélioration de la fidélité de préparation et de lecture des qubits de spin dans des boîtes quantiques à grilles
La possibilité de construire un ordinateur quantique fonctionnel dépend de la fréquence des erreurs qui surviennent pendant son fonctionnement. Si cette fréquence est suffisamment faible (les estimations des seuils de correction d'erreurs suggèrent généralement une fidélité d'opération de plus de 99 %), les algorithmes de correction d'erreurs quantiques peuvent contrer ces erreurs. Cependant, ces algorithmes dépendent fortement du processus de lecture des qubits, de sorte que la fidélité de lecture doit typiquement être de l'ordre de 99,9 % ou mieux.
Bien que la fidélité des opérations de porte atteigne déjà plus de 99,9 % [1], la fidélité de préparation et de lecture de l'état des qubits pour des spins d'électrons uniques dans des boîtes quantiques à grilles n'est que d'environ 80 % [2], ce qui est trop faible pour des applications réalistes. Comme cette technologie constitue une plateforme prometteuse pour des ordinateurs quantiques extensibles, notre objectif est d'atteindre idéalement une fidélité supérieure à 99,9 %. Un ordinateur quantique réellement fonctionnel serait alors à portée de main.
Nous mettons au point une forme d'impulsion optimale du paramètre de réglage considéré afin de minimiser les erreurs de conversion tout en maximisant la stabilité face au bruit du montage expérimental.
[1] J. Yoneda, K. Taked, T. Otsuka, T. Nakajima, M. R. Delbecq, G. Allison, T. Hondea, T. Kodera, S. Oda, Y. Hoshi, N. Usami, K. M. Itoh, S. Tarucha, “A >99.9%-fidelity quantum-dot spin qubit with coherence limited by charge noise”, arXiv:1708.01454, 4. Aug 2017
[2] T. F. Watson, S. G. J. Philips, E. Kawakami, D. R. Ward, P. Scarlino,, M. Veldhorst, D. E. Savage, M. G. Lagally, Mark Friesen, S. N. Coppersmith, M. A. Eriksson, L. M. K. Vandershypen, “A programmable two-qubit quantum processor in silicon”, arXiv:1708.04214, 14th Aug. 2017
Stagiaire postdoctoral, Université de Sherbrooke
Directeur : Bertrand Reulet
Fluctuations quantiques du courant dans une jonction tunnel à fréquence optique
Nous présentons la mesure du bruit d'émission d'une jonction tunnel métallique planaire portée loin de son état d'équilibre. Pour étudier ce régime, nous polarisons la jonction à une tension V > 1 volt et mesurons les photons émis à fréquence optique (f < eV/h ∼ 1014Hz). Cette émission résulte de la diffusion de plasmons-polaritons de surface, générés par les fluctuations de courant à haute fréquence à l'intérieur de la jonction dues aux électrons qui traversent par effet tunnel (bruit de grenaille). Cela permet de mesurer le bruit à des échelles de temps inférieures au temps RC de la jonction. Nous montrons que la puissance des photons émis Pf(V) à la fréquence f, qui est proportionnelle à la densité spectrale de courant SII(f,V), n'est pas donnée par la relation de fluctuation habituelle, démontrée auparavant dans la gamme des GHz pour des jonctions tunnel linéaires métalliques et supraconductrices. Nos résultats concordent avec une prédiction fondée sur l'approche de diffusion de Landauer-Büttiker tenant compte de la dépendance en énergie et en tension de la transmission de la barrière tunnel. Grâce à un calcul quantitatif de l'efficacité d'émission, nous démontrons que l'émission de photons résulte des fluctuations de courant à l'intérieur de la barrière.
Stagiaire postdoctoral, Université McGill
Directrice : Lilian Childress
Vers un couplage accordable entre des microcavités optiques et des centres colorés dans le diamant
Les centres de défauts dans le diamant sont des candidats à l'état solide attrayants pour les expériences d'optique quantique. Le centre azote-lacune (NV-), « porte-étendard » du domaine, est une plateforme robuste de qubits de spin [1,2]. Malheureusement, environ 97 % des photons émis par un NV- sont inutiles pour les protocoles d'intrication spin-photon. Nous présentons nos travaux en cours visant à coupler des centres NV- et germanium-lacune (GeV) intégrés dans des membranes de diamant à très faibles pertes à une microcavité optique entièrement accordable, directement interfacée avec une fibre optique. Les mécanismes de stabilisation passive et active de la cavité nécessaires seront abordés, de même que nos résultats de pointe pour la finesse d'une cavité chargée d'une membrane de diamant. Nous prévoyons qu'à des températures cryogéniques, les taux de désexcitation des NV- et des GeV ainsi que la fraction de photons « utiles » seront accrus, proportionnellement à la finesse de la cavité [3]. De plus, les centres GeV pourraient aussi servir à améliorer le facteur de mérite « indiscernabilité × taux de photons » des sources de photons à température ambiante.
[1] E. Hogan et al., Nature 466 (2010)
[2] N. Kalb et al., Science 356 (2017)
[3] D. Riedel et al., PRX 7 (2017)
Étudiant à la maîtrise, Université de Sherbrooke
Directeur : Michel Pioro-Ladrière
Cavité micro-onde accordable en fréquence à champ uniforme pour le contrôle cohérent de grands ensembles de spins
La résonance de spin électronique (RSE) est une technique classique de lecture et de manipulation des qubits de spin. De nombreuses réalisations expérimentales de lecture et de contrôle par RSE utilisent une forme de cavité résonante, mais la plupart des conceptions de résonateurs à cavité ne sont pas rapidement accordables sur une large plage de fréquences et présentent un champ micro-onde non uniforme. L'uniformité du champ micro-onde est essentielle au contrôle cohérent de grands ensembles de spins ; l'utilisation de grands ensembles de spins est souhaitable, car la sensibilité de la mesure de l'état de spin augmente comme la racine carrée de la taille de l'ensemble. Nous présentons une autre conception de résonateur à cavité, optimisée pour les expériences de RSE. Cette cavité offre un champ uniforme sur des volumes macroscopiques (plusieurs mm³) et est accordable dynamiquement en fréquence sur une grande largeur de bande par modulation piézoélectrique d'un condensateur à diaphragme de cuivre flexible. Cela ouvre la voie à des applications en technologies de détection quantique et en spectroscopie RSE en général.
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directeur : David Poulin
Paramètres critiques pour la correction d'erreurs quantiques
Dans ces travaux, nous présentons une étude numérique visant à déterminer les paramètres d'une application CPTP à un qubit qui sont déterminants pour l'estimation du taux d'erreur logique d'un schéma de correction d'erreurs quantiques. Plus précisément, notre étude montre que les métriques servant à quantifier la quantité de bruit dans un canal quantique, comme la norme diamant, la fidélité d'intrication, etc., ne peuvent fournir de bornes serrées sur le taux d'erreur logique d'un schéma de correction d'erreurs quantiques. Nous utilisons plutôt des techniques d'apprentissage automatique pour proposer une nouvelle définition de l'intensité du bruit physique d'un canal quantique qui fournit, dans certains cas, une estimation du taux d'erreur logique plus précise que les métriques connues jusqu'ici.
Étudiant à la maîtrise, Université de Sherbrooke
Directeur : Alexandre Blais
Couplage longitudinal pour une mesure QND rapide : étude numérique
La lecture dispersive des qubits en électrodynamique quantique en circuit repose sur un couplage transverse à un résonateur micro-onde. Ce type de couplage entraîne toutefois un mélange entre les états propres du qubit et du résonateur. Cela mène à son tour à la désexcitation de Purcell et à la perte du caractère non destructif (QND) de la mesure, associée au nombre critique de photons. Une approche différente qui évite ces deux problèmes est le couplage longitudinal qubit-résonateur [1,2,3]. Dans nos recherches, nous considérons des réalisations de cette idée en circuit et effectuons des simulations numériques réalistes de la mesure longitudinale. Nous montrons que la mesure demeure QND à une puissance plus élevée que ce à quoi on peut s'attendre avec un couplage transverse. De plus, en comparant les lectures transverse et longitudinale des qubits, nous montrons que cette dernière permet des mesures QND rapides et de haute fidélité.
[1] Nicolas Didier, Jérôme Bourassa, and Alexandre Blais, Phys. Rev. Lett. 115, 203601, (2015)
[2] P.-M. Billangeon, J. S. Tsai, and Y. Nakamura, Phys. Rev. B 91, 094517, (2015)
[3] Susanne Richer and David DiVincenzo, Phys. Rev. B 93, 134501, (2016)
Étudiant à la maîtrise, Université de Sherbrooke
Directeur : Michel Pioro-Ladrière
Réglage automatisé d'une boîte quantique dans le régime à un électron
Dans ces travaux, nous effectuons le réglage automatisé d'une boîte quantique vers une cible de fonctionnement pour tout dispositif équipé d'un SET et mesuré à l'aide de celui-ci. Nous extrayons d'abord la position des transitions d'occupation électronique dans un signal bruité et riche en structures à l'aide de la phase du signal, calculée au moyen d'une transformée de Hilbert. À partir des points de transition, nous sommes en mesure de reconstruire les lignes de transition sur un diagramme de stabilité bidimensionnel à l'aide d'outils de reconnaissance d'images. La procédure de prise de décision doit être adaptée à l'architecture des grilles.
Doctorant, Université McGill
Directeur : Bill Coish
Tenseurs hyperfins précis pour les électrons et les trous dans le Si et le GaAs
Connaître (et contrôler) les interactions hyperfines dans les nanostructures de semiconducteurs est important pour le traitement de l'information quantique au moyen d'états de spin d'électrons, de trous et de noyaux. En combinant des calculs de théorie de la fonctionnelle de la densité ab initio et des corrections k.p, nous avons obtenu des tenseurs hyperfins précis pour les électrons et les trous dans le GaAs et le Si. Nos résultats indiquent des corrections importantes aux estimations théoriques antérieures du couplage hyperfin des électrons dans le GaAs et le Si, mais concordent avec des mesures expérimentales antérieures du déplacement de Knight et de la relaxation de Korringa. De plus, nous faisons de nouvelles prédictions pour les tenseurs hyperfins des trous lourds et des trous légers dans la bande de valence. Ces calculs concordent avec les temps T_2* mesurés très récemment pour des trous lourds dans des boîtes quantiques de Si [1], ainsi qu'avec des mesures récentes sur des spins de trous dans des boîtes quantiques d'InGaAs montrant un couplage hyperfin de type Ising [2].
[1] Maurand et al., arXiv:1605.07599 (2016)
[2] Prechtel et al., Nat. Mat. 15, 981 (2016)
Märta Tschudin
Étudiante à la maîtrise, Université McGill
Directrice : Lilian Childress
Couplage de spins de centres azote-lacune aux modes ferromagnétiques d'un nanoaimant
Le centre azote-lacune (NV) du diamant est un système de spin à l'état solide doté de longs temps de cohérence, aux applications prometteuses en information quantique et en détection de précision. La lecture optique de l'état de spin permet la détection de champs magnétiques, en principe localisée à l'échelle nanométrique. Jusqu'à présent, nous avons fabriqué des nanofils de Py/Pt sur du diamant monocristallin comportant une couche de centres NV implantés à 70 nm sous la surface. Grâce au couple de transfert de spin injecté par la couche de platine, nous pouvons exciter efficacement la résonance ferromagnétique dans les fils et en détecter la réponse par leur magnétorésistance anisotrope. Les efforts visant à observer des champs de fuite résolus spatialement et spectralement à l'aide de centres NV voisins ont permis la détection du mode d'excitation paramétrique du nanoaimant, ce qui pourrait offrir de nouvelles façons de contrôler les centres NV. Enfin, nous présentons des mesures préliminaires de relaxométrie du NV couplé lorsque seuls des courants continus sont appliqués, afin de mieux comprendre l'occupation des modes de magnons du dispositif.