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Tester la physique quantique en comptant les photons micro-ondes – IGNITION

Résumé de soumission

Malgré presque un siècle d'études universitaires et de développements technologiques, les postulats contre-intuitifs de la physique quantique résistent fermement. Étonnamment, parmi cet abondant soutien expérimental à la théorie, il a été récemment proposé que la mécanique quantique pourrait simplement échouer à prédire le motif d'interférence entre trois alternatives ou plus. La mécanique quantique pourrait ainsi bien être le comportement limite d'une théorie plus générale dans un certain régime, tout comme la mécanique classique est le comportement limite de la mécanique quantique pour les objets macroscopiques. Jusqu'à présent, cette perspective fascinante d'une violation de la règle de Born a été à peine expérimentée et il semble que de graves lacunes peuvent avoir réduit voire annulé les écarts aux prédictions quantiques dans ces expériences qui utilisent des photons propageant ou des spins en résonance magnétique nucléaire.

Avec le projet IGNITION, nous voulons bénéficier du niveau élevé de contrôle des circuits supraconducteurs pour mesurer l'interférence de troisième ordre, essayant ainsi d'observer des déviations aux prédictions quantiques. En développant de nouveaux dispositifs, des protocoles de contrôle et de mesure, nous éviterons les écueils des tentatives précédentes et réduirons l'incertitude de la mesure, réalisant ainsi le test le plus discriminant à ce jour. Plusieurs développements technologiques seront réalisés au cours de ce projet, y compris l'ingénierie des micro-ondes et l'amélioration du processus de fabrication, l'optimisation du contrôle quantique, les amplificateurs quantiques directionnels intégrés, les détecteurs de phase et la dissipation contrôlée des micro-ondes.

Au-delà de l'objectif principal de fournir un nouveau défi pertinent pour la mécanique quantique, les développements technologiques ci-dessus sont opportuns et importants pour le traitement de l'information quantique et l'informatique avec des circuits supraconducteurs. Dans cette direction, nous proposons trois objectifs auxiliaires qui utilisent directement les outils que nous allons créer. Premièrement, nous élaborerons un nouveau schéma de comptage photonique microonde basé sur la fluorescence de résonance d'un qubit. Deuxièmement, nous allons mettre en œuvre un nouveau protocole de correction d'erreur quantique en utilisant des états chats de Schrödinger de la lumière micro-ondes. L'utilisation des nombreux niveaux d'un seul oscillateur au lieu d'un registre de qubits semble en effet une alternative très prometteuse à d'autres architectures de calcul quantique actuellement à l'étude. Enfin, nous développerons et testerons un détecteur de la phase optique et étudierons l'action en retour de la mesure associée.

Coordination du projet

Benjamin Huard (Laboratoire de Physique de l'Ecole Normale Supérieure de Lyon)

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

PHYSIQUE / ENS de Lyon Laboratoire de Physique de l'Ecole Normale Supérieure de Lyon

Aide de l'ANR 190 000 euros
Début et durée du projet scientifique : avril 2017 - 18 Mois

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