Impulsions électriques TeraHertz brèves pour l'excitation de Qubits volants – STEPforQubits

Le projet STEPforQubits, a pour objectif de fabriquer un composant à semiconducteur pour la conversion à haut rendement d’impulsions optiques en impulsions électriques pour des applications en technologies quantiques. Ce dispositif mettant en œuvre des concepts de nanophotonique et de plasmonique permettra de générer des impulsion d’une durée de 2 ps et d’amplitude 100 mV, ce pour des énergies de commandes optiques inférieures à 1 pJ par pulse et une tension d’alimentation de 1 V. Cette brique technologique sera intégrée avec un circuit électronique (à gaz d’électrons 2D) aux propriétés quantiques qui permet la propagation cohérente de Qubits volants. L'association de ces circuits optoélectroniques THz aux circuits électroniques quantiques permettra de disposer d'une nouvelle plateforme technologique pour le développement d'applications quantiques. La courte durée des impulsions électriques, inférieure au temps de vol dans le circuit, rendra possible l'observation « en temps réel » des interférences quantiques entre une impulsion électronique et la mer de Fermi. On démontrera alors de nouvelles fonctionnalités d’électronique quantique a même de réaliser des opérations de bases de calcul quantique. Par exemple, nous démontrerons la possible manipulation dans le temps et à l’échelle picoseconde d’une superposition d’états quantiques grâce au contrôle dynamique d’une barrière de potentiel pilotée par une impulsion de tension picoseconde. La parfaite démonstration de cette expérience requiert de disposer d’impulsions électriques d’amplitude et de durée générées « à la demande ». Nous envisageons donc dans ce projet d’aborder également la génération de tels signaux par la conception d'un circuit optoélectronique dédié à cette fonctionnalité.