Dispositifs quantiques hybrides semi-supraconducteurs à 100 GHz – HyQD100

La supraconductivité a joué un rôle important pour le développement des technologies quantiques en matière condensée, car elle permet un transfert de signal avec une atténuation quasi nulle et introduit des non-linéarités quantiques nécessaires pour concevoir des systèmes à deux niveaux artificiels ou des amplificateurs à limite quantique. L'aluminium a longtemps été le principal supraconducteur utilisé dans ces technologies, limitant les fréquences de fonctionnement typiques dans une plage de 1 à 10 GHz en raison de son faible gap. Récemment, des jonctions Josephson (JJ) en niobium (Nb) ayant des facteurs de qualité élevés ont permis la réalisation de qubits fonctionnant au-delà de 20 GHz. Il est donc possible de concevoir des qubits supraconducteurs pouvant fonctionner à des fréquences sub-THz. Dans cette gamme, on peut aussi observer des excitations collectives à la matière condensée comme les magnons ou les polaritons plasmoniques. Ce projet offre des perspectives prometteuses pour des dispositifs quantiques permettant d'étudier un plasmon unique et de le contrôler.
Le projet HyQD100 vise à faire progresser ce domaine en développant des architectures de dispositifs quantiques hybrides semi/supraconducteurs, opérant à 100 GHz pour explorer et contrôler ces excitations collectives. Le projet prévoit la création de qubits en Nb fonctionnant dans cette gamme de fréquences, et le développement de résonateurs supraconducteurs en nitrure de niobium (NbN) ayant des volumes de confinement très sub-longueur d'onde, de très faibles pertes et une fréquence de résonance contrôlable. Ces résonateurs atteindront le régime de couplage ultra-fort avec des excitations plasmoniques 2D. Le système permettra in fine une interaction entre le qubit et ces excitations plasmon-polariton, démontrant un contrôle quantique innovant et ouvrant la voie à des dispositifs hybrides à base de semi-conducteurs et de supraconducteurs à 100 GHz.