Impulsions ultra-courte d'électron unique pour les qubits volants

par Clément Geffroy

Projet de thèse en Nanophysique

Sous la direction de Christopher Bauerle et de Jean-François Roux.

Thèses en préparation à l'Université Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale physique , en partenariat avec Institut Néel (laboratoire) et de Matière Condensée, Matériaux et Fonctions (equipe de recherche) depuis le 01-09-2019 .


  • Résumé

    La manipulation cohérente d'électrons uniques en physique du solide est attrayante pour l'informatique quantique. Ils ont un potentiel élevé d'extension à grande échelle. Selon le système utilisé, la charge ou le spin peut coder l'information qubit binaire. Une idée particulièrement intéressante est d'utiliser un seul électron volant lui-même comme convoyeur de l'information quantique. Ces qubits électroniques permettent d'effectuer des opérations quantiques sur des qubits pendant qu'ils sont transférés de façon cohérente. Le traitement de l'information a généralement lieu dans les nœuds du réseau quantique sur des qubits contrôlés localement, mais le réseautage quantique exigerait des qubits volants pour échanger de l'information d'un endroit à un autre. Il est donc très intéressant de trouver des moyens de transférer l'information d'un nœud à l'autre. Il est donc très intéressant de développer des moyens de transférer l'information d'un nœud à l'autre. La disponibilité de qubits volants permettrait de développer de nouvelles architectures non locales pour l'informatique quantique avec éventuellement du matériel moins cher que les codes de surface. L'objectif de la thèse proposée est de développer une architecture qubit volante utilisant des impulsions de charge mono-électroniques ultra-courtes. Pour générer de tels paquets d'ondes d'électrons ultra-courts, nous tirerons parti des progrès réalisés dans la production de photons THz et utiliserons des dispositifs de conversion photonique en électrons pour concevoir des impulsions de charge électronique THz pouvant être utilisées dans la nanoélectronique quantique.

  • Titre traduit

    Flying qubit using ultra-short single-electron charge pulses


  • Résumé

    Coherent manipulation of single electrons in solid-state devices is attractive for quantum information purposes because they have a high potential for scalability. Depending on the system used, the charge or the spin may code binary qubit information. A particular appealing idea is to use a single flying electron itself as the conveyor of quantum information. Such electronic flying qubits allow performing quantum operations on qubits while they are being coherently transferred. Information processing typically takes place in the nodes of the quantum network on locally controlled qubits, but quantum networking would require flying qubits to exchange information from one location to another. It is therefore of prime interest to develop ways of transferring information from one node to the other. The availability of flying qubits would enable the possibility to develop new non-local architectures for quantum computing with possibly cheaper hardware overhead than e.g. surface codes. The aim of the proposed M2 internship is to develop a flying qubit architecture using ultra-short single-electron charge pulses. In order to generate such ultra-short electron wave packets, we will leverage on the progress made on THz photon production and use photon to electron conversion devices to engineer THz electronic charge pulses that can be used in quantum nanoelectronics.