La pompe à paire de Cooper : un read-out pour le Qubit Josephson

par David Schaeffer

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Philippe Lafarge et de Laurent-Patrick Lévy.

Soutenue en 2005

à Grenoble 1 .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    La double île supraconductrice, composée de trois jonctions Josephson en série, est un circuit pouvant se comporter comme un système à deux niveaux. Les énergies des états quantiques macroscopiques sont contrôlées par deux tensions de grille et par une tension de polarisation VB. Le transfert d'une paire de Cooper à travers le circuit dissipe dans l'environnement électromagnétique une quantité d'énergie 2eVB, correspondant à la polarisation en tension. Les propriétés de transport à travers ce dispositif, en absence de quasiparticules résiduelles, font apparaître la compétition entre le couplage des états dégénérés de la double île et le taux de relaxation en fonction de la tension de polarisation. Tant que la relaxation est le facteur limitant, le courant est uniquement déterminé par la relaxation, conduisant au régime quantique. Par contre, si le couplage devient le facteur limitant (ou si la relaxation domine), la dynamique change et le courant paradoxalement diminue, menant au régime Zéno. Aux tensions suffisamment basses, le supercourant est identifié à travers les trois jonctions en série. Dans ce travail, il s'agit aussi de comprendre l'effet d'un cycle d'évolution adiabatique, réalisé par l'application des deux tensions de grille alternatives de même fréquence et d'amplitude en quadrature de phase, produisant un courant de pompage à travers le circuit. Cette thèse présente dans quelle mesure le pompage adiabatique peut être exploité pour "lire" l'état du système. Le courant de pompage est, en effet, sensible à l'occupation de l'état quantique, la charge pompée dans l'état fondamental et dans le premier état excité étant de signe opposé.

  • Titre traduit

    The Cooper pair pump : a read-out for the Josephson Qubit


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    The superconducting double island consists of three Josephson junctions in series, which can be used as a two levels system. The energies of the quantum macroscopic states are controlled by two gate voltages and by one bias voltage VB. The transfer of one Cooper pair through the circuit involves incoherent transitions transferring 2eVB of energy to the electromagnetic environment, corresponding to the bias voltage. The transport properties through this device, in absence of quasiparticles poisoning, show the competition between the coupling of degenerate states of the double island and the relaxation rate, depending on the bias voltage. If the relaxation is the bottle neck for the transport, the resulting current is proportional to the relaxation, leading to a quantum regime. On the other hand, if the coupling becomes the limiting factor (or if the relaxation dominates), the dynamic changes and the current decreases paradoxically, leading to a Zeno regime. At low enough bias voltages, the supercurrent is identified through the three junctions in series. Finally, the effect of an adiabatic evolution is examined. The adiabatic evolution is realized by means of two alternative 90° shifted gate voltages, leading to a direct pumping current through the circuit. The thesis shows how the adiabatic pumping can be used to read out the state of the system. The pumping current is actually sensitive to the occupation of the quantum state, the sign of the pumped charge in the ground and the first excited state being opposite.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2006 par [CCSD] à Villeurbanne

La pompe à paire de Cooper : un read-out pour le Qubit Josephson

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (162 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 155-162

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Grenoble Alpes (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque et Appui à la Science Ouverte. Bibliothèque universitaire Joseph-Fourier.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/GRE1/0215
  • Bibliothèque : Université Grenoble Alpes (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque et Appui à la Science Ouverte. Bibliothèque universitaire Joseph-Fourier.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/GRE1/0215/D

Cette version existe également sous forme de microfiche :

  • Bibliothèque : Université de Lille. Service commun de la documentation. Bibliothèque universitaire de Sciences Humaines et Sociales.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2005GRE10215
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.