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Members
Date
November 13, 2018 9:30 AM
-
November 14, 2018 2:40 PM
Lieu de l'événement
Hôtel Château Bromont
13 novembre
10 h 30 – 10 h 55 Inscription
10 h 55 – 11 h Mot d'ouverture (Salon A)
11 h – 12 h Dr Avishay Tal, Simons Institute et Université Stanford (Salon A)
Séparation par oracle entre le temps polynomial quantique et la hiérarchie polynomiale
12 h – 13 h 30 Dîner (Salle 4 Canards)
13 h 30 – 14 h Dr Gustav Kalbe, chef d'unité, Calcul haute performance et
technologies quantiques, Commission européenne (Salon A)
L'initiative phare de l'Union européenne sur les technologies quantiques
14 h – 15 h Dr Dominique Laroche, Université de technologie de Delft (Salon A)
Sonder les briques élémentaires des qubits topologiques dans
des nanofils d'InAs supraconducteurs
15 h – 15 h 30 Pause-café (Salon B)
15 h 30 – 16 h Dr Yehua Liu, stagiaire postdoctoral, Université de Sherbrooke (Salon A)
Décodeurs neuronaux à propagation de croyances pour les codes
correcteurs d'erreurs quantiques
16 h – 16 h 20 Marc-Olivier Proulx, étudiant à la maîtrise, Université d'Ottawa (Salon A)
Une limite à la non-localité quantique découlant d'un principe de
traitement de l'information
16 h 20 – 17 h Thomas Szkopek, professeur, Université McGill (Salon A)
Récit de la commercialisation d'une idée
17 h – 17 h 10 Maxime Tremblay et Alexandre Choquette-Poitevin,
Université de Sherbrooke (Salon A)
Quantum Quarter
17 h Session d'affiches et rafraîchissements (Salon B)
19 h 30 Souper INTRIQ (Salle Knowlton)
14 novembre
9 h – 10 h Dr Kartiek Agarwal, Université de Princeton (Salon A)
Trempes spatio-temporelles pour la préparation rapide d'états fondamentaux de
modèles critiques
10 h – 10 h 45 Alexander Maloney, professeur, Université McGill (Salon A)
Théorie de l'information quantique, trous noirs et espace-temps
10 h 45 – 11 h 15 Dr Jonathan Gross, stagiaire postdoctoral, Université de Sherbrooke (Salon A)
Systèmes illuminés par des modes de paquets d'ondes comprimés
11 h 15 – 12 h Pause-café (Salon B)
12 h – 13 h 30 Dîner (Salle 4 Canards)
13 h 30 – 14 h Yves Bérubé-Lauzière, professeur, Université de Sherbrooke (Salon A)
Programme de formation FONCER-CRSNG QSciTech
Combler l'écart entre la science quantique et les technologies quantiques
14 h – 15 h Johannes Pollanen, professeur, Université d'État du Michigan (Salon A)
Systèmes hybrides d'information quantique à électrons sur l'hélium
15 h – 15 h 30 Dr Clément Godfrin, stagiaire postdoctoral, Université de Sherbrooke (Salon A)
Manipulation cohérente d'un spin nucléaire unique
15 h 30 – 15 h 40 Mot de clôture
Université de Princeton
Trempes spatio-temporelles pour la préparation rapide d'états fondamentaux de modèles critiques
La difficulté de préparer des états quantiques fortement intriqués pose un défi important dans la conception de systèmes quantiques artificiels à des fins de calcul et de simulation. Les méthodes adiabatiques, qui font évoluer lentement des états non intriqués vers des états intriqués, sont généralement lentes et échouent particulièrement à la criticité, où l'écart entre les états propres s'annule. La recherche de nouvelles méthodes non adiabatiques de préparation d'états quantiques est un sujet de recherche d'actualité, d'une immense pertinence expérimentale. Je décrirai l'état de l'art dans ce domaine et présenterai notre ou nos propositions utilisant des trempes spatio-temporelles pour préparer efficacement les états fondamentaux de théories critiques arbitraires en interaction, en une dimension et au-delà.
Chef d'unité
Calcul haute performance et technologies quantiques
Commission européenne
L'initiative phare FET de l'Union européenne sur les technologies quantiques
L'initiative phare sur les technologies quantiques (Quantum Technologies Flagship) est une initiative de recherche du programme Technologies futures et émergentes (FET) lancée par l'UE. Cette initiative phare d'envergure et à long terme réunit des chercheurs universitaires et industriels afin de réaliser des découvertes scientifiques dans le domaine quantique et de mettre ces innovations au service de la croissance économique, pour que l'Europe puisse relever ses défis sociétaux actuels. En tant que programme paneuropéen soutenu par chacun de ses États membres, l'initiative phare sur les technologies quantiques poursuivra son développement en s'appuyant sur les financements européens des 20 dernières années et permettra à l'Europe d'égaler la recherche menée par ses concurrents sur la scène mondiale.
Université McGill
Théorie de l'information quantique, trous noirs et espace-temps
Je décrirai les progrès récents concernant la relation entre la théorie de l'information quantique, la théorie quantique des champs et la gravité quantique. Je passerai en revue les indices théoriques selon lesquels l'espace-temps émerge de l'intrication de degrés de liberté quantiques plus fondamentaux. Ces indices proviennent d'avancées récentes dans notre compréhension des trous noirs quantiques et de la correspondance holographique (AdS/CFT). La relation entre la théorie de l'information quantique, la théorie des champs et la gravité a déjà mené à de nouveaux résultats, notamment de nouveaux théorèmes d'énergie positive en relativité générale et une théorie unifiée des flots du groupe de renormalisation. Si le temps le permet, j'expliquerai l'idée selon laquelle l'espace-temps peut être considéré comme un code correcteur d'erreurs (quantique). Il s'agira d'un exposé de vulgarisation scientifique; aucune connaissance avancée ne sera présumée, hormis quelques notions de théorie de l'information quantique.
Université de technologie de Delft
Sonder les briques élémentaires des qubits topologiques dans des nanofils d'InAs supraconducteurs
En exploitant les propriétés exotiques des quasi-particules non abéliennes, les qubits topologiques offrent une approche du calcul quantique dans laquelle l'information est stockée de manière non locale, ce qui en fait une architecture résistante à la plupart des sources de décohérence. Les états liés de Majorana (MBS) qui apparaissent dans les nanofils rendus supraconducteurs par effet de proximité sont actuellement les meilleurs candidats pour la réalisation de tels bits quantiques topologiques. Jusqu'à présent, les signatures des MBS reposaient principalement sur des mesures d'effet tunnel à un électron, qui entraînent la décohérence de l'information quantique stockée dans les MBS par empoisonnement de quasi-particules. Dans cet exposé, je présenterai une nouvelle plateforme expérimentale dans laquelle des dispositifs à nanofils soumis à l'effet de proximité sont couplés sur puce à des détecteurs et à des spectromètres micro-ondes, ce qui permet de mesurer les briques élémentaires des qubits topologiques tout en conservant la parité. Grâce à cette plateforme, nous avons observé directement une transition d'un rayonnement Josephson de période 2π à un rayonnement de période 4π dans un nanofil d'InAs, en fonction à la fois du champ magnétique et du potentiel chimique. Cette transition est compatible avec l'apparition de MBS dans les nanofils. Nous avons également réalisé la spectroscopie micro-ondes de l'unité fondamentale d'un éventuel qubit topologique, un transistor à paires de Cooper à base de nanofil. En plus de confirmer la grande accordabilité de ce système, nous avons pu mesurer directement la population des secteurs de parité impaire et paire dans ces dispositifs.
Université d'État du Michigan
Systèmes hybrides d'information quantique à électrons sur l'hélium
Les électrons flottant à la surface de l'hélium liquide à basse température ont été l'une des premières plateformes proposées pour le calcul quantique [1]. Dans ce système quantique hybride, la surface de l'hélium liquide fait office de substrat d'une pureté extraordinaire, exempt des défauts et des imperfections inévitables dans presque tous les autres systèmes matériels. Les électrons placés près de ce substrat liquide y sont liés et flottent (dans le vide) à environ 10 nanomètres au-dessus de la surface. Le mouvement de ces électrons par rapport à la surface de l'hélium, ainsi que leur spin, sont de nature quantique et constituent la base de types de qubits potentiellement nouveaux. Ces qubits, s'ils peuvent être réalisés, devraient être protégés de la décohérence grâce à l'isolement que procure le substrat d'hélium liquide. Je décrirai l'état de l'art dans ce domaine, les jalons expérimentaux démontrant l'extraordinaire niveau de contrôle qu'on peut atteindre dans ce système, et pourquoi le moment est venu d'utiliser la boîte à outils matérielle de l'électrodynamique quantique en circuit pour développer de nouveaux qubits à partir d'électrons sur l'hélium.
[1] P.M. Platzman and M.I. Dykman, Quantum Computing with Electrons Floating on Liquid Helium, Science 284, 1967 (1999).
Simons Institute et Université Stanford
Séparation par oracle entre le temps polynomial quantique et la hiérarchie polynomiale
Dans leur article fondateur, Bennett, Bernstein, Brassard et Vazirani [SICOMP, 1997] ont montré que, relativement à un oracle, les algorithmes quantiques ne peuvent pas résoudre les problèmes NP-complets en temps sous-exponentiel (c.-à-d. que la recherche de Grover est optimale dans ce cadre).
Dans ce travail, nous démontrons une forte réciproque à leur résultat. Plus précisément, nous montrons que, relativement à un oracle, il existe des tâches de calcul qui peuvent être résolues efficacement par un algorithme quantique, mais qui exigent un temps exponentiel pour tout algorithme de la hiérarchie polynomiale. (La hiérarchie polynomiale est une hiérarchie de classes de complexité qui englobe P, NP, coNP et leurs généralisations.)
Les tâches qui présentent cet « avantage quantique » sont issues d'une approche fondée sur la pseudo-aléatoire, amorcée par Aaronson [STOC, 2010]. Notre principal résultat technique consiste à construire une distribution sur des chaînes booléennes qui « semblent aléatoires » pour les circuits de profondeur constante et de taille quasi polynomiale, mais qui peut être distinguée de la distribution uniforme par des algorithmes quantiques très efficaces.
(travail réalisé en collaboration avec Ran Raz)
Professeur, Université de Sherbrooke
Programme de formation FONCER-CRSNG QSciTech - Combler l'écart entre la science quantique et les technologies quantiques
Le programme FONCER-CRSNG QSciTech vise à former la prochaine génération de scientifiques, d'ingénieurs et d'entrepreneurs du domaine quantique. Le programme offrira une formation intégrative et ciblée aux étudiants des cycles supérieurs (doctorat et maîtrise) dans le domaine des technologies quantiques, l'un des secteurs économiques de haute technologie prioritaires du Canada. L'objectif est de former des candidats prêts à l'emploi, ayant une vue d'ensemble de toute la chaîne de développement des technologies quantiques, englobant la science quantique fondamentale, les méthodes d'ingénierie et les compétences professionnelles. La formation apportera des compétences en ingénierie aux étudiants en physique quantique et une sensibilisation au quantique aux étudiants en génie et en informatique. Un aperçu général de ce programme de formation novateur sera présenté. Les préalables et le processus de sélection des étudiants, la structure de financement, les phases de formation ainsi que les cibles que ce nouveau programme compte atteindre au cours des 6 prochaines années seront présentés.
Stagiaire postdoctoral, Université de Sherbrooke
Directrice : Eva Dupont-Ferrier
Manipulation cohérente d'un spin nucléaire unique
Les progrès des techniques expérimentales offrent aux physiciens la possibilité de réaliser des systèmes simples dignes des « expériences de pensée » (gedanken-experiments) imaginées par les fondateurs de la théorie quantique. Au cours de la présentation, je propose d'étudier l'un de ces systèmes modèles, à savoir un spin nucléaire unique de 3/2. La présentation commencera par l'examen du processus de lecture et de la manipulation cohérente des 4 états de spin nucléaire à l'aide d'un transistor à aimant moléculaire unique [1,2]. Ces résultats préliminaires démontrent que nous disposons d'un système quantique à 4 niveaux entièrement contrôlé, un qudit, sur lequel nous avons récemment mis en œuvre un algorithme quantique. Grâce à leur espace d'états de grande dimension, les qudits ouvrent des perspectives expérimentales fascinantes. Des protocoles fondés sur une généralisation de l'interférométrie de Ramsey à un système à plusieurs niveaux permettent de mesurer, entre autres, l'accumulation de phases géométriques et la phase des portes quantiques [3]. En guise de perspective, je montrerai comment, à l'aide d'un spin nucléaire unique plus grand, nous pourrions appliquer un protocole de correction d'erreurs quantiques [4] afin d'obtenir un qubit autocorrigé.
1 Thiele S. et al. Science 344, 1135 (2014)
2 Godfrin C. et al. Phys. Rev. Lett. 119, 187702 (2017)
3 Godfrin C. et al., accepté pour publication dans npj Quantum Information.
4 Pirandola S. et al. Phys. Rev. A 77, 032309 (2008)
Stagiaire postdoctoral, Université de Sherbrooke
Directeur : Alexandre Blais
Systèmes illuminés par des modes de paquets d'ondes comprimés
La théorie du bruit blanc est incapable de décrire les mesures de comptage de photons en présence de bruit thermique et de bruit comprimé. Nous traitons de tels scénarios en considérant un environnement qui comprend des paquets d'ondes progressifs comprimés, et nous en dérivons une hiérarchie d'équations semblable à celles qui servent à décrire les paquets d'ondes progressifs à nombre de photons fixe. La compression introduit toutefois des effets qualitativement différents, ce qui complique la résolution numérique de ces hiérarchies. Nous présentons une analyse numérique préliminaire du formalisme et illustrons son utilité en calculant la fluorescence de résonance d'un atome à deux niveaux dans un vide comprimé dont la largeur de bande de compression est plus étroite que la largeur de raie atomique, un régime inaccessible aux techniques antérieures.
Stagiaire postdoctoral, Université de Sherbrooke
Directeur : David Poulin
Décodeurs neuronaux à propagation de croyances pour les codes correcteurs d'erreurs quantiques
Les décodeurs à propagation de croyances (BP) jouent un rôle essentiel dans la théorie moderne des codes. Cependant, leur conception classique nuit à leur performance en traitement de l'information quantique. En nous inspirant d'une correspondance exacte entre la BP et les réseaux de neurones profonds, nous entraînons des décodeurs BP neuronaux pour des codes quantiques à matrice de parité creuse (LDPC), avec une fonction de perte adaptée au contexte quantique. L'entraînement améliore considérablement la performance des décodeurs BP d'origine. La flexibilité et l'adaptabilité des décodeurs BP neuronaux les rendent adaptés à une correction d'erreurs à faible surcoût dans les dispositifs quantiques à court terme.
Étudiant à la maîtrise, Université d'Ottawa
Directrice : Anne Broadbent
Une limite à la non-localité quantique découlant d'un principe de traitement de l'information
Dans leur formulation la plus courante, les axiomes de la mécanique quantique fournissent la description mathématique des états quantiques, des mesures et de l'évolution temporelle. La nature mathématique des axiomes nous permet de faire des prédictions très précises, mais offre peu d'intuition physique sur la théorie quantique. Par exemple, l'absence de consensus sur l'interprétation du processus de mesure est un symptôme du manque d'intuition physique des axiomes mathématiques sur lesquels repose la théorie quantique. La non-localité est une autre caractéristique de la mécanique quantique qui découle des axiomes mathématiques, mais dont la compréhension intuitive fait défaut. En effet, on sait que l'intrication quantique donne lieu à des corrélations non locales impossibles dans une théorie classique. Même si les corrélations quantiques sont plus fortes que les corrélations classiques, elles demeurent limitées par la structure mathématique de la mécanique quantique. Comme les limites physiques découlent habituellement de principes physiques, plusieurs principes ont été proposés afin de donner une explication plus physique de la limite quantique sur les corrélations non locales. Aucun de ces principes n'a permis d'exclure complètement toutes les corrélations superquantiques. Dans ce travail, nous étudions le principe de complexité de communication non triviale (NTCC), qui fixe une limite à ce qui peut être accompli dans un contexte particulier de traitement de l'information. On croit que les corrélations non locales qui violent ce principe sont impossibles dans la nature. Dans ce travail, nous élargissons l'ensemble des corrélations superquantiques dont on sait qu'elles sont exclues par le principe NTCC, fournissant ainsi une explication de leur impossibilité en mécanique quantique.
Professeur, Université McGill
Récit de la commercialisation d'une idée
Grâce à une série d'heureux hasards, une idée née dans mon laboratoire — l'application des matériaux à base de graphène à la transduction acoustique — est en voie d'être commercialisée par l'entreprise en démarrage ORA Graphene Audio. Mon exposé offrira un récit de première main de la physique simple qui sous-tend cette idée et de la manière dont des étudiants ont pu bâtir une entreprise en démarrage de matériel à partir de celle-ci. Je soulignerai les leçons tirées des succès et des échecs rencontrés en cours de route.
Doctorant et étudiant à la maîtrise, Université de Sherbrooke
Directeurs : David Poulin et Alexandre Blais
Quantum Quarter
Dans cet exposé, nous présenterons le projet Q2. Ce projet étudiant vise à combler l'écart entre l'industrie quantique et les universités en créant de nouvelles possibilités de carrière pour les étudiants en physique et en génie.
Stagiaire postdoctoral, Université de Sherbrooke
Directeur : Glen Evenbly
Rôle de l'inclinaison et des minima à triplets appauvris dans les structures de vannes de spin supraconductrices
Les structures de vannes de spin à trois et à cinq couches sont réexaminées afin de déterminer le comportement des corrélations de paires et du courant Josephson lorsque les couches magnétiques sont inclinées selon un angle arbitraire. Les deux systèmes présentent des comportements nettement différents dans la couche magnétique centrale. Alors que la tricouche génère une composante triplet faiblement affectée par l'inclinaison, la pentacouche fait apparaître des corrélations de paires singulets qui dépendent fortement de l'inclinaison. Nous montrons également qu'un minimum où les composantes triplets m=+/-1 sont appauvries, plutôt qu'une transition 0-π, peut être observé dans le profil de courant Ic(dF) d'une vanne de spin à trois couches. Le minimum à triplets appauvris (DTM) est directement attribuable à une diminution des corrélations triplets m=+/-1 avec l'augmentation de l'épaisseur du ferroaimant central, accompagnée d'un changement de signe caché et simultané des fonctions de Gor'kov provenant des supraconducteurs de gauche et de droite. Nous introduisons un modèle jouet pour les systèmes de proximité supraconducteur-magnétique afin de mieux éclairer le comportement des composantes individuelles de la fonction de Gor'kov, et nous le comparons à un calcul numérique complet.
Doctorant, Université McGill
Directeur : Jack Sankey
Progrès vers le contrôle optique de la géométrie mécanique
Nous présentons des progrès expérimentaux vers la réalisation de la proposition récente de notre groupe [1] d'utiliser le champ à l'intérieur d'une cavité Fabry-Perot pour appliquer un ressort optique spatialement confiné à un seul site du réseau d'un cristal phononique. Cette perturbation d'un cristal phononique par ailleurs parfait permettra un niveau sans précédent de contrôle optomécanique sur la forme et la masse d'un mode mécanique, rendant possible la localisation graduelle de la distribution spatiale de la masse oscillante de l'échelle du centimètre à celle du micron. Un tel contrôle de la forme et de la masse effective n'a jamais été démontré et constitue une avenue entièrement inexplorée dans le domaine.
Jusqu'à présent, nous avons fabriqué de façon fiable les structures mécaniques requises (délicates !) et observé la « bande interdite phononique » caractéristique (un ingrédient nécessaire à la localisation). Nous présentons ici la conception d'un appareil rigide et isolé des vibrations pour mesurer ces effets sous ultravide. De plus, nous présentons des essais préliminaires visant à diminuer de manière contrôlée la finesse d'un miroir de fibre en retirant par gravure certaines des couches qui forment l'empilement de Bragg à haute réflectivité. L'obtention d'une valeur de finesse précise pour nos miroirs de fibre est nécessaire pour assembler une cavité fibrée qui générera un fort ressort optique tout en présentant un taux de décroissance suffisamment élevé, ce qui minimisera l'anti-amortissement du cristal phononique et facilitera le verrouillage de la cavité.
[1] A. Z. Barasheed et al., Phys. Rev. A 93, 053811 (2016)
Étudiante à la maîtrise, Université de Montréal
Directeur : Gilles Brassard
Une merveilleuse combinaison du théorème de répétition parallèle, de la complexité de Kolmogorov et du jeu du carré magique
Le jeu classique du carré magique consiste en une grille de 3x3 qui doit être remplie de bits (0 ou 1), en respectant un nombre pair de uns dans chaque ligne et un nombre impair de uns dans chaque colonne. Dans une version à deux joueurs de ce jeu, Alice et Bob reçoivent chacun un trit (1, 2 ou 3) et doivent remplir respectivement la ligne correspondante (contenant un nombre pair de uns) et la colonne correspondante (contenant un nombre impair de uns), de sorte que l'intersection de leur ligne et de leur colonne concorde, c'est-à-dire qu'elle contienne le même bit. Avec une stratégie classique, ils peuvent gagner avec une probabilité d'au plus 8/9. Le théorème de répétition parallèle de Ran Raz affirme que s'ils jouent n répétitions en parallèle d'un jeu, la probabilité qu'ils remportent les n répétitions diminue exponentiellement avec n. Ce théorème peut servir à démontrer des résultats intéressants sur la complexité de Kolmogorov des réponses d'Alice et de Bob au jeu du carré magique. Plus précisément, nous pouvons montrer que la réponse (ligne ou colonne) doit être non calculable, même étant donné la question correspondante (le trit indiquant quelle ligne ou colonne remplir).
Stagiaire postdoctoral, Université McGill
Directeur : Bill Coish
Effets cohérents collectifs des spins nucléaires dans une navette quantique à électrons
Dans une boîte quantique en régime de blocage de spin dotée d'une interaction cohérente entre le spin électronique et les spins nucléaires, des spins nucléaires initialement polarisés peuvent entraîner une hausse transitoire du courant de fuite en raison des corrélations qui se construisent dynamiquement entre les spins nucléaires — un phénomène qui rappelle l'émission de fluorescence dans l'effet de superradiance optique de Dicke. Nous étudions comment cette corrélation pourrait se manifester dans un dispositif de navette à électrons où un petit « îlot » de spins nucléaires est intégré le long du trajet de la navette. En incorporant exactement l'effet de basculement hyperfin (flip-flop) dans le dissipateur dans le cadre d'un « modèle de boîte », nous avons montré qualitativement comment un protocole en trois étapes pourrait servir à modifier la distribution des spins nucléaires et à révéler leurs caractéristiques dynamiques cohérentes collectives.
Stagiaire postdoctoral et étudiant à la maîtrise, Université McGill
Directrice : Lilian Childress
Couplage de microcavités fibrées et de centres colorés dans le diamant
Les centres colorés dans le diamant sont des interfaces spin-photon attrayantes pour les futures technologies quantiques. Le spin du centre azote-lacune (NV-) est un qubit robuste qui pourrait donner accès à des registres à plusieurs qubits [1,2]. Cependant, seuls 3 % de tous les photons émis par un NV- peuvent être utilisés dans des protocoles d'intrication à distance. Nous présentons nos efforts en cours pour coupler des centres colorés intégrés dans des membranes de diamant à ultrafaibles 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 de la cavité chargée. À des températures cryogéniques, les taux de désexcitation des centres NV- et GeV ainsi que la fraction de photons « utiles » seront accrus proportionnellement à la finesse de la cavité [3]. En outre, les centres GeV pourraient aussi servir à améliorer la figure de mérite « indiscernabilité x taux » des sources de photons uniques 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)
Stagiaire, Université de Sherbrooke
Directeur : Max Hofheinz
Couplage spin-photon de donneurs dans le silicium
Stagiaire postdoctoral, Université de Sherbrooke
Directeur : Alexandre Blais
Renormalisation de la fréquence et du taux de relaxation de qubits supraconducteurs faiblement anharmoniques sous excitation : le problème de la lecture
Des expériences récentes en électrodynamique quantique en circuit (circuit QED) avec un qubit transmon ont révélé une forte dépendance du taux de relaxation du qubit à la puissance de lecture [Mundhada, Shankar, Narla, Zalys-Geller,Girvin,Devoret, APS 2016]. Nous examinons un mécanisme plausible qui concorde avec les données expérimentales disponibles jusqu'à une occupation intermédiaire de la cavité n_c < 5.
Étudiant à la maîtrise, Conseil national de recherches Canada
Directeur : Andrew Sachrajda
Étude d'émetteurs de photons uniques à base de boîtes quantiques d'InAsP intégrées dans des nanofils d'InP à position contrôlée
Diverses technologies quantiques, comme la cryptographie quantique et la communication quantique, nécessitent des sources de photons uniques indiscernables. Les boîtes quantiques d'InAsP intégrées dans des nanofils d'InP sont des sources éprouvées de tels photons uniques de grande pureté [1]. En encapsulant les nanofils dans des guides d'ondes effilés en InP, les photons émis présentent un profil gaussien idéal pour le couplage à des fibres optiques [2]. Notre objectif est de mettre au point un système entièrement fibré pour collecter les photons uniques indiscernables émis par ces boîtes quantiques. Une fibre lentillée sert à cartographier les nanofils obtenus par croissance sélective et à réaliser des expériences de photoluminescence (PL). Cette étude est réalisée à des températures de l'ordre du millikelvin et sous des champs magnétiques allant jusqu'à 6 T. Les bandes latérales phononiques des raies d'émission sont mesurées à différentes températures afin d'étudier le rôle des phonons dans l'indiscernabilité des photons. Des mesures d'autocorrélation de Hanbury Brown-Twiss révèlent l'émission de photons uniques par ces boîtes. La spectroscopie sous champ magnétique nous permet d'identifier les différents complexes excitoniques (p. ex. X, X*, XX) responsables de raies d'émission précises dans le spectre de PL et de mesurer les facteurs g électroniques qui leur sont associés.
[1] D. Dalacu, et al. Ultraclean Emission from InAsP Quantum Dots in Defect-Free Wurtzite InP Nanowires, Nano Letters, Vol. 12 (11), 5919-5923. (2012)
[2] G. Bulgarini, et al. Nanowire Waveguides Launching Single Photons in a Gaussian Mode for Ideal Fiber Coupling, Nano Letters, Vol. 14 (7), 4102-4106. (2014)
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directeur : Bertrand Reulet
Exploration de la statistique des photons d'un amplificateur paramétrique Josephson par des mesures micro-ondes continues
Auteurs : Jean Olivier Simoneau, Stéphane Virally, Christian Lupien et Bertrand Reulet
Doctorant, Conseil national de recherches Canada
Directeur : Andrew Sachrajda
EDSR d'un trou lourd unique dans un qubit à boîte quantique latérale GaAs/AlGaAs
Les trous uniques sont attrayants comme qubits de spin en raison de leurs propriétés avantageuses, qui comprennent une interaction hyperfine réduite, un fort couplage spin-orbite permettant des rotations de spin en moins d'une nanoseconde et l'absence de complications liées aux vallées.
Nous présentons ici des mesures de résonance de spin dipolaire électrique (EDSR) d'un trou unique sur la plage de 20 à 50 GHz, tirant parti du fort couplage spin-orbite. L'expérience a été réalisée dans un dispositif à double boîte quantique en GaAs décrit dans [1], ajusté de telle sorte qu'une seule des boîtes contienne un trou lourd unique, le niveau de Fermi du réservoir adjacent étant situé entre les états de spin séparés par effet Zeeman. Dans cette situation, un trou est initialisé dans le niveau de spin le plus bas et le courant est bloqué énergétiquement. Une petite tension micro-ondes est appliquée à une grille plongeur (plunger) pour induire l'EDSR, faisant passer le spin du trou du niveau inférieur au niveau supérieur, ce qui permet au trou de passer par effet tunnel vers le réservoir. La résonance de spin est détectée sous la forme d'une augmentation du courant lorsque la condition de résonance est remplie. La deuxième boîte sert d'outil auxiliaire pour ajuster le facteur g au moyen d'un fort couplage tunnel dépendant du spin [1]. Nous montrons que le facteur g peut être ajusté dans une plage de 30 % par une faible variation de la tension appliquée à la grille plongeur de la boîte auxiliaire.
[1] A. Bogan et al., Phys. Rev. Lett. 120, 207701 (2018).
Doctorant, Université McGill
Directeur : Bill Coish
Contrôle optimisé de la polarisation dans un système à spin central
Dans ce travail [1], nous étudions le diagramme de phases à température nulle et la dynamique dissipative du système à spin central, dans lequel un spin « central » est couplé de façon homogène à de nombreux spins « auxiliaires » (ancilla). Un exemple archétypal de ce modèle est celui d'un spin électronique couplé à des spins nucléaires dans une boîte quantique par interactions hyperfines. Il a été démontré que ce même modèle à spin central améliore l'efficacité des protocoles de recuit quantique. Nous établissons le diagramme de phases à température nulle, dont les phases sont caractérisées par la polarisation des spins auxiliaires par rapport au spin central. En ajustant rapidement un paramètre de l'hamiltonien, on peut modifier rapidement la polarisation des spins auxiliaires au moyen d'un processus d'équilibration dissipatif induit par le spin central.
Fait remarquable, nous constatons que le taux de dissipation peut être optimisé de façon à minimiser l'échelle de temps de la dynamique de polarisation. Ces résultats pourraient être importants pour des protocoles visant à polariser rapidement les spins nucléaires dans les boîtes quantiques à semiconducteurs ou à équilibrer rapidement et efficacement un recuit quantique.
[1] A. Ricottone, Y.N. Fang, S. Chesi et W.A. Coish, en préparation
Étudiant à la maîtrise, Université de Sherbrooke
Directeur : Michel Pioro-Ladrière
Utilisation d'un anneau de garde comme composant de protection contre les décharges électrostatiques (ESD) pour les jonctions tunnel
Les procédés modernes de fabrication électronique permettent de réaliser des dispositifs à l'échelle nanométrique. Toutefois, la petite taille de ces dispositifs accroît leur sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD) en raison de la densité de courant plus élevée pour une même tension appliquée. Dans bien des cas, il devient difficile de manipuler et de caractériser les échantillons sans les endommager, surtout lorsque de nombreuses étapes de préparation sont nécessaires avant l'expérience finale. Par conséquent, l'utilisation d'un anneau de garde qui court-circuite toutes les connexions des échantillons peut les protéger lorsqu'elle est combinée à de simples précautions contre les ESD. Après la fabrication des échantillons, deux procédés de retrait de l'anneau de garde, soit le rayage à la pointe de diamant et la découpe au laser, ont été étudiés. Sur des jonctions tunnel Al/Co isolées par une mince couche d'oxyde d'aluminium, le rayage à la pointe de diamant a permis d'obtenir un rendement de 93 % pour l'intégrité des jonctions. En revanche, le retrait de l'anneau de garde par découpe au laser n'élimine pas la conductivité électrique entre les connexions.