Sauts quantiques de phase dans des chaînes de jonctions Josephson

par Loan Mihai Pop

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Wiebke Guichard et de Bernard Pannetier.

Soutenue le 14-02-2011

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale physique (Grenoble) , en partenariat avec Institut Néel (équipe de recherche) et de Institut Néel (laboratoire) .

Le président du jury était Joël Chevrier.

Le jury était composé de Wiebke Guichard, Bernard Pannetier, Yuli Nazarov.

Les rapporteurs étaient David B. Haviland, Alexey Ustinov.


  • Résumé

    Nous avons étudié la dynamique des sauts quantiques de phase (quantum phase-slips) dans différents types de chaînes de jonctions Josephson. Les sauts de phase sont contrôlés par le rapport entre l'énergie Josephson et l'énergie de charge de chaque jonction. Nous avons mesuré l'effet des sauts de phase sur l'état fondamental de la chaîne et nous avons observé l'interférence quantique de sauts de phase (effet Aharonov-Casher). Les résultats de nos mesures sont en très bon accord avec les prédictions théoriques. Nous avons montré qu'une chaîne de jonctions Josephson polarisée en phase, présente un comportement collectif, similaire à un objet macroscopique. Les résultats de cette thèse ouvrent la voie pour la conception de nouveaux circuits Josephson, comme par exemple un qubit topologiquement protégé ou un dispositif quantique pour la conversion courant-fréquence.

  • Titre traduit

    Quantum phase-slips in Josephson junction chains


  • Résumé

    In this thesis we presented detailed measurements of quantum phase-slips in Josephson junction chains. The measured phase-slips are the result of fluctuations induced by the finite charging energy of each junction. Our experimental results can be fitted in very good agreement by considering a simple tight-binding model for QPS. We have shown that under phase-bias, a chain of Josephson junctions or rhombi can behave in a collective way very similar to a single macroscopic quantum object. These results open the way for possible use of quantum phase-slips for the design of novel Josephson junction circuits, such as topologically protected rhombi qubits or current-to-frequency conversion devices.


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