Création et manipulation de jonctions Josephson avec optique

par Siddharatha Thakur

Projet de thèse en Lasers, Matière et Nanosciences

Sous la direction de Brahim Lounis, Philippe Tamarat et de Hamed Majedi.

Thèses en préparation à Bordeaux , dans le cadre de Sciences Physiques et de l'Ingénieur , en partenariat avec Laboratoire Photonique, Numérique et Nanosciences (laboratoire) et de Nanophotonique (equipe de recherche) depuis le 25-03-2019 .


  • Résumé

    La miniaturisation des composants électroniques à base de semiconducteur pourrait atteindre ses limites d'ici une dizaine d'années. Dans ce contexte, l'électronique supraconductrice, basée sur les circuits logiques supraconducteurs à quantum de flux (jonctions Josephson), est une alternative prometteuse offrant à la fois des cadences d'opération élevées et de faibles énergies de commutation. Un pilotage tout optique des jonctions Josephson permettrait une communication à large bande et à faible consommation entre les circuits logiques aux températures cryogéniques et les mémoires de masse à température ambiante. Dans ce contexte, l'objectif de la thèse est l'exploration fondamentale de l'entrejeu entre optique, magnétisme et supraconductivité, un domaine de recherche naissant. Les méthodes optiques innovantes de manipulation de vortex d'Abrikosov individuels développées récemment dans le groupe Nanophotonique du LP2N offrent des perspectives prometteuses comme le pilotage optique rapide de jonctions Josephson, en déplaçant un quantum de flux à proximité d'une jonction par effet photothermique. Il sera également envisagé de créer la jonction Josephson elle-même par effet photothermique, en illuminant la section d'un ruban supraconducteur. Les signatures du transport électrique Josephson seront étudiées en fonction de la géométrie et de la puissance du faisceau laser utilisé pour affaiblir localement la supraconductivité. Enfin, dans la perspective d'un contrôle tout optique des dispositifs électroniques supraconducteurs, une partie de la thèse sera consacrée à la création de quanta de flux consécutive à une impulsion laser, par effet Kibble-Zurek (refroidissement rapide sous la température critique après l'impulsion) ou/et par effet Faraday inverse.

  • Titre traduit

    Creation and manipulation of Josephson junctions with optics


  • Résumé

    The miniaturization of semiconductor-based electronic components could reach its limits within a decade. In this context, superconducting electronics, based on superconducting quantum flow logic circuits (Josephson junctions), is a promising alternative offering both high operating rates and low switching energies. Full optical control of Josephson junctions would enable low-power, wideband communication between logic circuits at cryogenic temperatures and room-temperature mass memories. In this context, the objective of the thesis is the fundamental exploration of the interplay between optics, magnetism and superconductivity, a field of emerging research. Innovative individual Abrikosov vortex manipulation optical methods recently developed in the LP2N Nanophotonic Group offer promising perspectives such as fast optical Josephson junction control by moving a quantum of flux near a photothermal junction. It will also be envisioned to create the Josephson junction itself by photothermal effect, illuminating the section of a superconducting ribbon. The Josephson electrical transport signatures will be studied according to the geometry and power of the laser beam used to locally weaken superconductivity. Finally, in the perspective of an all-optical control of superconducting electronic devices, part of the thesis will be dedicated to the creation of quanta of flow following a laser pulse, by Kibble-Zurek effect (rapid cooling below the critical temperature after pulse) and / or by inverse Faraday effect.