Acoustique Quantique avec des Spins dans le Carbure de Silicium – QUASSIC

Le degré de contrôle sur les systèmes quantiques à l'échelle individuelle s'est considérablement accru au cours des deux dernières décennies, ouvrant non seulement de nouvelles perspectives en science fondamentale mais également de nouveaux horizons dans le champ en plein essor des technologies quantiques. Parmi la grande variété d’atomes artificiels créés à l'état solide, les spins électroniques associés aux défauts ponctuels optiquement actifs se démarquent par leur aptitude à maintenir leurs caractéristiques quantiques sur des temps extrêmement longs. Un des graals actuels dans le contrôle de tels défauts de spin est la création d'intrication multi-parties, selon laquelle les corrélations quantiques sont distribuées parmi de nombreux spins. Dans ce contexte, une stratégie prometteuse consiste à médier l’interaction entre des spins distants via un bus quantique, constitué par exemple de photons optiques dans le domaine visible ou dans le domaine micro-onde, ou bien de modes mécaniques.
Le projet QUASSIC vise le développement d'un nouveau type d'interface quantique hybride, couplant le spin de défauts ponctuels à des ondes acoustiques de surface (acronyme anglais SAW pour surface acoustique waves). Il exploite, d'une manière encore inexplorée, les remarquables propriétés de cohérence des défauts de spin dans le carbure de silicium (SiC) et la nature cohérente des ondes acoustiques de surface, afin d'atteindre une interaction contrôlée entre les spins et les phonons acoustiques jusqu'aux niveaux du spin unique et du phonon unique. Une telle plateforme permettra le contrôle des spins par l'onde acoustique de surface, ainsi que le contrôle réciproque des phonons acoustiques par les spins, jusqu'à l'intrication spin- phonon dans le régime de l'acoustique quantique.
Une telle architecture quantique hybride ouvrira la voie à la réalisation d'expériences encore inédites d'acoustique quantique analogues à celles de l'optique quantique, expériences dans lesquelles les photons optiques sont remplacés par des phonons acoustiques. Le projet QUASSIC promet également de nombreuses retombées dans le champ des technologies quantiques, avec la possibilité de produire, sur une puce de carbure de silicium, une intrication entre des spins distants, ainsi que la potentielle réalisation d'architectures quantiques hybrides complexes combinant plusieurs systèmes quantiques, telles que des interfaces photon-spin-phonon.