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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-20-0093

DOMAINE DE RECHERCHE
Physique mésoscopique / Physique de l’état condensé, chimie et nanosciences
INTITULÉ DU SUJET Français English

"Structure fine" d’un circuit supraconducteur: manipulation du spin d’un électron unique

RÉSUMÉ DU SUJET

Nous concevons et fabriquons des circuits supraconducteurs dont le comportement est déterminé par les lois de la mécanique quantique. Pour un stage avant la thèse, nous proposons de réaliser des expériences visant à la manipulation cohérente du spin d’une quasiparticule unique.

Dans la pratique, nous utilisons des nanofils semiconducteurs couverts d’une coque supraconductrice. Cette coque est retirée sur une petite section du fil, ce qui se traduit par un spectre discret d’états quantiques dans la section découverte. Nous avons récemment montré que, du fait de l’interaction spin-orbite dans le semiconducteur, ce spectre présente une structure fine analogue à celle du spectre des atomes [1]. Pendant le stage, la manipulation quantique du spin d’une quasiparticule unique sera réalisée en utilisant les techniques de l’électrodynamique quantique en circuits. Ces expériences donneront accès au temps de vie et au temps de cohérence des états.

Nous prévoyons aussi de tester la prédiction récente d’une transition de phase sous champ magnétique dans les nanofils couverts d’une coque supraconductrice [2]. Une phase topologique comportant des fermions de Majorana devrait être accessible, et révélée par la spectroscopie du circuit.

Nous cherchons une étudiante ou un étudiant fortement motivé ayant une bonne compréhension de la mécanique quantique. Elle/Il sera intégrée dans un groupe de recherche très actif en électronique quantique, et se familiarisera avec des concepts avancés de mécanique quantique et de supraconductivité. Il/Elle apprendra aussi plusieurs techniques expériementales: les mesures à basse température, bas bruit, dans le domaine des micro-ondes, ainsi que la nanofabrication.

[1] L. Tosi et al., “Spin-Orbit Splitting of Andreev States Revealed by Microwave Spectroscopy”, Phys. Rev. X 9, 011010 (2019).

[2] R. Lutchyn et al., “Topological superconductivity in full shell proximitized nanowires” arXiv :1809.05512 (2018).

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

Physique Quantique, Physique mésoscopique

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut rayonnement et matière de Saclay
Service de Physique de l’Etat Condensé
Groupe Quantronique
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2020
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Hugues POTHIER  

CEA
DRF/IRAMIS/SPEC/GQ
Bâtiment 772
CEA/Saclay

Téléphone : +33 1 69 08 55 29

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
Physique en Île-de-France (EDPIF)
DIRECTEUR DE THÈSE

Hugues POTHIER

CEA
DRF/IRAMIS/SPEC/GQ
Bâtiment 772
CEA/Saclay