Modélisation de portes à deux qubits silicium

par Biel Martinez Diaz

Projet de thèse en Physique de la Matière Condensée et du Rayonnement

Sous la direction de Yann-michel Niquet.

Thèses en préparation à l'Université Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale physique , en partenariat avec Modélisation et Exploration des Matériaux (laboratoire) depuis le 21-06-2019 .


  • Résumé

    Des 'ordinateurs quantiques' seront peut-être un jour capables de résoudre des problèmes hors de portée des ordinateurs classiques. De tels ordinateurs ne manipulent plus seulement les électrons comme des particules, mais aussi comme des ondes qui entretiennent des relations de phase et qu'il est donc possible de faire interférer. La préparation, la manipulation cohérente et la 'lecture' d'états quantiques posent d'immenses défis. L'une des options prometteuses pour réaliser des 'bits quantiques' (qubits) consiste à détourner des transistors MOS silicium pour y stocker quelques électrons et manipuler leur spin. Le CEA fabrique et caractérise de tels dispositifs, et développe des outils adaptés à leur modélisation. L'objectif de cette thèse sera d'étudier la dynamique de portes à deux (ou plus) qubits en résolvant l'équation de Schrödinger dépendante du temps en présence d'interactions électroniques dans une géométrie réaliste (réseaux 1D et 2D de qubits). Il s'agira de comprendre la physique des interactions entre qubits, d'identifier les facteurs limitant la cohérence et la fidélité des opérations quantiques élémentaires (bruit, phonons, ...), et de proposer des solutions innovantes tant au niveau du design des dispositifs que des protocoles de manipulation. Cette étude sera menée en étroite collaboration avec les équipes de physique expérimentale du CEA et du CNRS travaillant sur le sujet, dans le cadre du projet européen ERC Synergy quCUBE et du projet ANR MAQSi.

  • Titre traduit

    Modeling of silicon two qubit gates


  • Résumé

    'Quantum computers' may soon be able to solve problems beyond the reach of conventional computers. Such computers no longer manipulate electrons as particles, but as waves that maintain phase relationships and can interfere. The preparation, coherent manipulation and 'reading' of quantum states is extremely challenging. One promising option for making 'quantum bits' (qubits) is to divert silicon MOS transistors in order to store a few electrons and manipulate their spin. The CEA Grenoble fabricates and characterizes such devices, and develops appropriate tools for their modeling. The objective of this PhD is to study the dynamics of two (or more) qubit gates by solving the time-dependent Schrödinger equation in the presence of electronic interactions in a realistic geometry (1D and 2D arrays of qubits). Our purposes are to understand the physics of the interactions between qubits, to identify the mechanisms limiting the coherence and fidelity of the elementary quantum operations (noise, phonons, ...), and to propose innovative solutions for the design of the devices as well as for the manipulation protocols. This study will be carried out in close collaboration with the experimental physics teams working on this topic at CEA and CNRS, in the frame of the European ERC Synergy project quCUBE and of the French ANR project MAQSi.