Hybridation d’états liés d’Andreev dans des jonctions Josephson contiguës

Hybridization of Andreev bound states in closely spaced Josephson junctions

• Auteur / Autrice : Vincent Benzoni
• Direction : Çağlar Girit
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 04/03/2021
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Jeunes équipes de l'Institut de physique du Collège de France (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : Collège de France (1530-....)
• Jury : Président / Présidente : Marcelo Fabian Goffman
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Çağlar Girit, Marcelo Fabian Goffman, François Lefloch, Régis Mélin, Julia Meyer
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : François Lefloch, Régis Mélin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Physique

Mots clés libres

Physique mésoscopique

États liés d'Andreev

Jonction Josephson

Molécule d'Andreev

Hybridation

Mesoscopic physics

Andreev bound states

Josephson junction

Andreev molecule

Hybridization

Résumé

Cette thèse traite de l’hybridation des états liés d’Andreev dans un système formé de deux jonctions Josephson contiguës, une ''molécule d’Andreev''. Il est prédit que les dispositifs incorporant des molécules d’Andreev ont un spectre d’énergie avec des anticroisements et une relation courant-phase non conventionnelle. La première partie est une analyse théorique de la molécule d’Andreev. Les deux mécanismes microscopiques à l’origine de l’hybridation des états liés d’Andreev y sont décrits. De plus, les caractéristiques électriques d’une molécule dans des configurations de circuits multiples y sont calculées à l’aide de différents cadres théoriques. Dans la deuxième partie sont présentées des mesures d’un circuit constitué de deux jonctions Josephson très proches l’une de l’autre. Bien que des signes possibles d’hybridation soient détectés, en raison de la présence de bruit et d’une séparation des jonctions trop faible, les résultats ne sont pas concluants. Dans la troisième partie sont décrits les détails techniques de la fabrication de l’appareil et du dispositif de mesure, y compris l’utilisation à des millikelvins d’un amplificateur DC cryogénique.

This thesis discusses the hybridization of Andreev bound states in a system of two closely spaced Josephson junctions, an ''Andreev molecule''. Devices incorporating Andreev molecules are predicted to have an energy spectrum with avoided crossings and a non-conventional current-phase relation. The first part is a theoretical analysis of Andreev Molecule. Two microscopic mechanisms at the origin of the hybridization of Andreev bound states are explained. Furthermore, electrical characteristics of a molecule in multiple circuit configurations are calculated using different theoretical frameworks. In the second part measurements of a circuit made up of two Josephson junctions in close proximity to each other are presented. Although possible signs of hybridization are detected, due to the presence of noise and insufficiently small junction separation, the results are inconclusive. In the third part technical details of device fabrication and the measurement setup, including a millikelvin DC cryogenic amplifier, are described.