Transport Quantique Balistique à Deux Électrons : Cohérence et Intrication – 2e-BQT

L’objectif du projet est de démontrer la manipulation contrôlée de deux électrons dans des nanoconducteurs quantiques balistiques et de mettre en évidence des interférences quantiques à deux électrons et leur intrication. La contrôle et l’observation d’effets à deux électrons sont des enjeux très compétitifs au niveau international qui s’appuient sur les plus récentes idées issues de la confrontation de la nanoélectronique quantique avec les problèmes d’information quantique. Le savoir-faire développé dans le projet sera la première étape qui ouvrira ensuite la voie à la réalisation d’opérations logiques quantiques où l’information est portée par un électron itinérant. Cette voie est une alternative à l’approche basée sur la manipulation de spin dans les boîte quantiques qui semble arrivée dans une impasse de nature expérimentale. Plus précisément, Les conducteurs seront des nano-structures de gaz d’électron bidimensionnels de très haute mobilité réalisées dans des hétérostructures de semiconducteur III-V placés en fort champ magnétique et à très basse température. Le transport balistique d’électrons dans le régime effet Hall quantique permet de réaliser l’analogue électronique d’expériences d’optique quantique. Dans une nano-structure de type Mach-Zehnder électronique, on montrera l’existence d’interférences à deux électrons. Puis on caractérisera l’intrication d’électrons issus de contacts indépendants par des mesures de type ‘inégalité de Bell’. Parallèlement on développera la technique de double injection d’électrons uniques et on montrera le phénomène d’antiregroupement d’électrons. Ces expériences s’appuieront sur des mesures, développées dans le projet, pour sonder la cohérence de phase à un électron, pré-requis à l’observation de la cohérence à deux électrons. Exigeant de développer des techniques ultimes, tant en mesures qu’en nano-fabrication, la réalisation du projet fera progresser la communauté par l’apport d’outils nouveaux ou plus performants.