Métamatériaux quantique à base de supraconducteurs à haute Tc – QUANTUMET

Les Technologies de l'Information et de la Communication (ICT) visent à échanger et traiter des informations avec des ondes électromagnétiques et des courants. Pendant longtemps, les ingénieurs et les chercheurs ont utilisés des matériaux naturels pour implémenter ces processus, émettre et recevoir des ondes et des signaux. Récemment, on a développé des "méta-matériaux" avec de nouvelles propriétés comme un indice de réfraction négatif, pour créer des fonctionnalités très intéressantes. Parmi eux, les réseaux de "Split Ring Resonators" (SRR) ont été étudiés intensivement, car ils ont une perméabilité négative près de leur résonnance. Pour limiter les pertes qui diminuent les performances, les supraconducteurs sont apparus comme des candidats idéaux, au moins jusqu'à leur fréquence de coupure. De plus, ils ont une accordabilité naturelle puisque leur inductance (et donc la fréquence de résonnance) peut être modifiée avec la température. Ces propriétés très intéressantes se manifestent à très basse température (4K), ce qui limite sérieusement leur diffusion à une large échelle.
Le partenaire Singapourien de ce projet fût le premier à utiliser des Supraconducteurs à Haute Tc (SHTc) travaillant à 77 K pour réaliser des méta-matériaux accordables avec la température ou des pulses optiques ultra-courts. Il a aussi étudié les comportements non-linéaires qui apparaissent à forte puissance THz. dans le même temps, le partenaire Français développait une nouvelle technologie pour faire avec ces matériaux des Jonctions Josephson (JJ) et des SQUIDs (Superconducting Quantum Interference Device), dont l'inductance peut être facilement changée avec un faible champ magnétique. Il a développé un détecteur hétérodyne à 400 GHz et au-delà, et des SQIFs (Superconducting Quantum Interference Filter) pour des amplificateurs radar. Ces deux leaders joignent leurs effort pour proposer un nouveau concept : des méta-matériaux en SHTc accordables avec un champ magnétique, travaillant dans le domaine THz. Puisque ces méta-matériaux sont aussi utiles pour les radiofréquences, ils vont également les étudier dans le domaine GHz. Pour cela, ils développeront une nouvelle version de la technologie d'irradiation ionique
Le travail est organisé en 4 actions techniques : (i) la réalisation de SRR en SHTc par irradiation ionique (ii) le développement de SRR accordables avec des SQUIDs DC aux fréquences GHz et THz (iii) le développement de SRR accordables avec des SQUIDs RF aux fréquences GHz et THz (iv) le développement de la technologie FIB-He pour faire des JJ.
Ce travail ouvre la voix à des fonctionnalités nouvelles. En effet, on peut contrôler le méta-matériau localement (grâce à un champ magnétique local créé par un courant) et dessiner des motifs d'index. De plus, la technique d'irradiation ionique peut être utilisée pour réaliser des circuits supraconducteurs complexes avec des mélangeurs, des éléments non-linéaires pour réaliser du traitement de signal sur puce.