Oscillations de Bloch dans les jonctions Josephson

Bloch oscillations in Josephson Junctions

• Auteur / Autrice : Alexander Wagner
• Direction : Çağlar Girit
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2021
• 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 Institut de physique du Collège de France
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Collège de France (1530-....)

Mots clés

Mots clés libres

Oscillation de Bloch

Physique mésoscopique

Jonctions Josephson

Josephson Junctions

Mesoscopic physics

Bloch oscillations

Résumé

L'effet Josephson décrit le courant tunnel de paire de Cooper, il représente le principe fondamental des circuits supraconducteur. Implémentée dans un circuit, la jonction Josephson joue le rôle d'une inductance cohérente non-linéaire et sa dispersion d'énergie dépend périodiquement du flux magnétique. Le composant dual, la « phase slip junction », serait une capacité cohérente non-linéaire avec sa dispersion d'énergie qui dépend périodiquement de la charge électrique. Ce composant satisferait à toutes les exigences nécessaires pour un qubit supraconducteur et en réalisant des oscillations de Bloch en voltage qui synchronisent le courant électrique avec une source micro-onde l'élément pourrait servir comme source de courant quantifié. Nous fabriquerons un échantillon pour une « phase slip junction » à l'aide d'une petite jonction Josephson encastrée dans un environnement de haute impédance et connectée à des fils résistifs. L'objectif ultime sera de mesurer les oscillations de Bloch en voltage. La thèse fera partie d'une collaboration ANR incluant des chercheurs du MPQ-Paris, CEA-Saclay et de l'Institut Néel, Grenoble.

The Josephson effect, describing tunneling of Cooper pairs, is the foundation of superconducting quantum circuits. As a circuit element a Josephson junction can be considered a coherent non-linear inductor with a periodic energy dependence on magnetic flux. The dual to this circuit element, called a phase slip junction, would be a coherent non-linear capacitor with a periodic energy dependence on electric charge. Such an element would satisfy all the requirements for a superconducting qubit, and due to the possibility of voltage Bloch oscillations, which synchronize charge transfer to a microwave pump cycle, could be incorporated into a quantized current source. We will fabricate a design for a phase slip junction based on a small Josephson tunnel junction embedded in a high-impedance superconducting cavity and connected to resistive leads. The ultimate goal will be to measure signatures of voltage Bloch oscillations. The thesis will be carried out as part of a collaborative ANR project with researchers at MPQ-Paris, CEA-Saclay, and Institut Néel, Grenoble.