Résonance magnétique de spin dans des boites quantiques CMOS en utilisant des cavités micro-ondes

par David Niegemann

Projet de thèse en Nanophysique

Sous la direction de Franck Balestro et de Matias Urdampilleta.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de Physique , en partenariat avec Institut Néel (laboratoire) et de Matière Condensée, Matériaux et Fonctions (equipe de recherche) depuis le 30-04-2019 .


  • Résumé

    Les bits quantiques réalisés à partir de silicium ont prouvé être de très bon candidats pour le développement de nouvelles technologies quantiques. Pour ce qui concerne l'information quantique en particulier, la prochaine étape clef consiste à définir une stratégie pour assembler un très grand nombre de ces qubits ensemble et de les faire interagir (passage à l'échelle). Dans le présent projet, nous proposons d'explorer une architecture en silicium dans laquelle les spin électroniques sont piégés dans des boites quantiques. En collaboration avec le CEA LETI, nous allons développer des chaines et des réseaux 2D de ces boites dans le but de réaliser des opérations quantiques logiques universelles. En particulier, notre contribution consistera à étudier la possibilité de générer un champ magnétique microonde global à l'aide de cavité 3D ou de guide d'onde nanofabriqués afin d'éffectuer la résonance magnétique de spin nécessaire aux opérations logiques. La démonstration d'un tel procédé sur un dispositif compatible avec l'industrie CMOS nous permettra de valider notre stratégie d'intégration vers la réaslisation d'un processeur quantique en silicium.

  • Titre traduit

    Electron spin resonance using CMOS quantum dots and microwave cavities


  • Résumé

    Silicon devices have demonstrated quantum bit (qubit) characteristics, which make them extremely promising for future quantum technologies (QTs). As for most potential QT platforms, the next key step is identifying ways to scale up control and interactions between qubits. In the present project, we will explore spin qubit based architectures in which single electrons are isolated in silicon quantum dots (QD). In collaboration with a state of the art microelectronic foundry (CEA-LETI), we will develop chains and arrays of QDs in order to perform basic quantum operations on multi-qubit systems. In particular, we will investigate the possibility to perform coherent manipulations by coupling an electron spin qubit to a 3D microwave cavity for electron spin resonance (ESR). The demonstration of such operation on a fully CMOS compatible device will open up strong perspectives toward the realization of a large scale quantum computer.