Modélisation de portes à deux qubits silicium

Publié le : 15 juillet 2019

Des « ordinateurs quantiques » seront peut-être un jour capables de résoudre des problèmes hors de portée des ordinateurs classiques. De tels ordinateurs ne manipulent plus seulement les électrons comme des particules, mais aussi comme des ondes qui entretiennent des relations de phase et qu’il est donc possible de faire interférer. La préparation, la manipulation cohérente et la « lecture » d’états quantiques posent d’immenses défis. L’une des options prometteuses pour réaliser des « bits quantiques » (qubits) consiste à détourner des transistors MOS silicium pour y stocker quelques électrons et manipuler leur spin. Le CEA fabrique et caractérise de tels dispositifs, et développe des outils adaptés à leur modélisation. L’objectif de cette thèse sera d’étudier la dynamique de portes à deux (ou plus) qubits en résolvant l’équation de Schrödinger dépendante du temps en présence d’interactions électroniques dans une géométrie réaliste (réseaux 1D et 2D de qubits). Il s’agira de comprendre la physique des interactions entre qubits, d’identifier les facteurs limitant la fidélité des opérations quantiques élémentaires (bruit, phonons, …), et de proposer des solutions innovantes tant au niveau du design des dispositifs que des protocoles de manipulation. Cette étude sera menée en étroite collaboration avec les équipes de physique expérimentale du CEA et du CNRS travaillant sur le sujet, dans le cadre du projet européen ERC Synergy quCUBE et du projet ANR MAQSi.

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