PNANO - PNANO : Nanosciences et nanotechnologies

Boîtes QUantiques, Adressage et Manipulation Optique de Spin – QUAMOS

Résumé de soumission

Dans ce projet qui regroupe 4 équipes de recherche académiques, nous proposons d’étudier la physique du spin dans les boîtes quantiques (BQ) de semiconducteur, à savoir l’étude et la manipulation du spin de charges piégées (électron ou trou), d’une impureté magnétique unique incorporée dans la matrice (typiquement les électrons 3d5 d’un atome Mn), ou encore des noyaux atomiques constitutifs du matériau. Notre objectif est d’atteindre une description exhaustive des interactions qui gouvernent l’évolution du spin (ex l’interaction hyperfine entre un électron et les spins nucléaires, le rôle des contraintes anisotropes sur le couplage spin orbite, l’échange sp-d dans une boîte quantique,…), et de développer des protocoles permettant le contrôle soit d’un état de spin unique, soit d’un ensemble de spins localisés dans une boîte quantique. Ce contrôle inclura l’initialisation d’un état cohérent de spin avec une grande fidélité, sa manipulation durant le temps de cohérence, et finalement sa lecture via une mesure quantiquement non- destructive. L’utilisation de boîtes quantiques s’avère primordial car (i) leurs propriétés optiques permettent d’adresser le spin individuel d’un porteur, et (ii) ce spin possède un temps de vie beaucoup plus long que dans le matériau massif ou dans les structures 2D (i.e. puits quantique). Trois types de BQ seront considérés : (i) des BQ InAs/GaAs dopées à un électron, un trou ou un atome Mn, (ii) de nouvelles BQ GaAs/AlGaAs synthétisées en "droplet" par épitaxie moléculaire et libres de toute contrainte contrairement aux BQ InAs, (iii) des BQ II-VI CdTe/ZnTe; ces BQ présentent un confinement important avec la possibilité d'inclure un ou plusieurs atomes de Mn. Pour réaliser les objectifs de ce projet, nous prévoyons d’améliorer la fabrication des échantillons ainsi que leur ‘processing’ technologique, et de développer de nouveaux outils et instruments expérimentaux pour l’adressage électrique et optique (via un laser), avec une très haute résolution spatiale et temporelle. Ce projet repose sur l'expérience reconnue des quatre partenaires en spectroscopie optique des boîtes quantiques et physique du spin, comme le démontrent leur nombreux travaux novateurs au cours des dernières années (mise en évidence d'un couplage électron-noyaux important, fabrication et spectroscopie d'un atome unique de Mn dans des BQ III-V et II-VI, pompage optique de BQ chargées...). Le programme de travail proposé bénéficiera des collaborations formelles et informelles entre les partenaires, qui furent fructueuses dans le passé. En particulier, trois d'entre eux (LPN, LPCNO, IN furent membres d'un large consortium soutenu dans le cadre d'un programme ANR-PNANO, nommé MOMES (achevé en 2008) et qui avait pour but d'explorer différents aspects en électronique de spin. La recherche d'un protocole permettant d'inscrire de l'information quantique en matière condensée, a conduit au développement d'un grand nombre d'expérience à travers le monde, en vue de contrôler un spin unique dans une BQ. On compte actuellement une douzaine de groupes travaillant dans ce domaine (cf. doc B section 2.1), entraînant une intense et stimulante compétition. Dans ce contexte, un atout majeur de notre projet est la possibilité unique de pouvoir fabriquer et étudier des BQ contenant un atome unique de Mn.

Coordination du projet

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Aide de l'ANR 0 euros
Début et durée du projet scientifique : - 0 Mois

Liens utiles

Explorez notre base de projets financés

 

 

L’ANR met à disposition ses jeux de données sur les projets, cliquez ici pour en savoir plus.

Inscrivez-vous à notre newsletter
pour recevoir nos actualités
S'inscrire à notre newsletter