Modélisation des qubits de spin silicium/germanium

Les qubits de spin silicium/germanium ont fait des progrès remarquables au cours des deux dernières années [Nature 591, 580 (2021); arXiv:2202.09252]. Dans ces dispositifs, l’information élémentaire est stockée sous la forme d’une superposition cohérente des états de spin d’un électron dans une hétérostructure Si/SiGe, ou d’un trou dans une hétérostructure Ge/SiGe. Ces spins peuvent être manipulés électriquement grâce au couplage spin-orbite et être intriqués par des interactions d’échange, permettant la mise en oeuvre des portes à un et deux qubits nécessaires au calcul et à la simulation quantique. Grenoble développe des plateformes originales de qubits de spin sur Si et Ge, et détient divers records de durée de vie des spins [arXiv:2201.08637, à paraître dans Nature Nano] et d’interactions spin-photon [arXiv:2206.14082]. L’objectif de cette thèse est de soutenir les progrès de ces technologies quantiques avancées avec une modélisation analytique et numérique à l’état de l’art. Pour cela, le CEA développe en particulier le code TB_Sim, capable de décrire des structures de qubits très réalistes jusqu’à l’échelle atomique si besoin. La manipulation et l’intrication des spins, la réponse au bruit et au désordre (décohérence), et les interactions avec les photons (électrodynamique quantique) seront notamment abordés au cours de la thèse. Cette thèse est intégralement financée par une bourse de l’ANR (PEPR quantique). Le candidat aura l’opportunité d’interagir avec une communauté dynamique d’expérimentateurs travaillant sur les qubits de spin au CEA et au CNRS.

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