Transport d'un électron unique dans des nanostructures

Single electron transport in nanostructures

• Auteur / Autrice : Sylvain Hermelin
• Direction : Laurent Saminadayar, Tristan Meunier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 12/03/2012
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Néel (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Frank Hekking
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Tristan Meunier, Klaus Ensslin, Christopher Bäuerle
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Glattli, Christopher j.b Ford

Mots clés

Mots clés libres

Spin

Transport

Nanoscience

Single electron

Spin

Transport

Nanosciences

Electron unique

Résumé

Un effort mondial existe actuellement dans le but de réaliser un ordinateur quantique. Un tel dispositif permettrait d'implémenter des algorithmes plus rapides que les algorithmes classiques pour certaines tâches (recherche dans des bases de données, factorisation d'entiers). Il permettrait également de simuler des systèmes quantiques de manière beaucoup plus efficace qu'un ordinateur classique. L'obtention de ce gain en puissance nécessite d'intriquer un grand nombre de bits quantiques (qubits). Celle ci suppose de pouvoir déplacer un qubit d'un point à un autre de l'espace. Dans cette thèse, nous démontrons une première étape vers le déplacement d'un qubit de spin électronique : un électron unique est déplacé, à la demande, entre deux boîtes quantiques distantes de quelques microns. Le transport est réalisé à l'aide d'une onde acoustique de surface qui entraîne l'électron. Le transfert a été réalisé avec une efficacité de 90 % et déclenché à la nanoseconde. Ces résultats ouvrent la voie à la réalisation d'expériences d'optique quantique électronique avec une détection évènement par évènement. L'envoi d'un électron sur deux initialement présents ouvre la voie à la génération de paires d'électrons distants et intriqués.

A global effort is pursued to realise a quantum computer. Such a dispositive will allow to implement faster algorithms for tasks like integer factoring and database search. It will also allow to simulate quantum system much more efficiently. than a classical system. This power gain necessitates to entangle a large number of qubits. This in turn requires the ability to transport a qubit in space. In this thesis, we demonstrate a first step: a single electron is transported on demand from one quantum dot to another quantum dot, micrometers away. The transport is realised thanks to a Surface Acoustic Wave (SAW) that drags the electron. The transfer is realised with an efficiency of 90 % and triggered within one nanosecond. These results open the way to the realisation of electron quantum optics experiments with an event per event detection. A work on the separation of two electron initially present in the quantum dot will lead to the generation of distant entangled particles.