Physique Mésoscopique

L’activité de l’équipe couvre différents aspects du transport quantique dynamique allant de l’optique quantique électronique à l’électrodynamique quantique en cavité en passant par l’électronique des Fermions de Dirac, la matière topologique et la photonique quantique microonde. Elle étudie des systèmes modèles comme les nanotubes de carbone, le graphène, les canaux de bord de l’effet Hall quantique dans les hétérostructures de semiconducteurs, ou les isolants topologiques et les qubits supraconducteurs. Les dispositifs sont réalisés la plupart du temps au laboratoire par des techniques de nanofabrication en salle blanche. Ils sont caractérisés par des mesures de transport et de bruit en régime quantique dans la gamme micro-ondes. Les cinq thèmes majeurs de l’équipe sont décrits ci-dessous.

Notre équipe étudie la dynamique électronique dans les hétéro-structures graphène/BN de haute mobilité par des expériences de transport et de bruit micro-ondes. Elle s’intéresse aux effets d’interaction des fermions de Dirac dans les régimes d’optique électronique et de plasmonique, ainsi qu’au couplage à la lumière et aux phonon-polaritons des isolants de van der Waals. Au delà du graphène, l’approche est appliquée aux hétéro-structures de semiconducteurs et isolants topologiques de van der Waals.

Notre équipe étudie des couches bidimensionnelles d’électrons à haute mobilité ( AsAlGa/AsGa). D’une part, la dynamique de conducteurs cohérents : comment sont modifiées les lois de Kirchhoff quantiques à haute fréquence ? Quel est le temps de relaxation du circuit RC quantiquement cohérent ? Quelle est l’inductance quantique élémentaire associée à un mode quantique ? D’autre part, la manipulation d’électrons uniques : en analogie avec l’optique quantique, peut-on réaliser une source d’électrons uniques cohérente, réaliser l’intrication de deux électrons et l’exploiter sous forme de qubits volants ?

Notre équipe utilise des résonateurs supraconducteurs micro-ondes pour manipuler et sonder des boîtes quantiques à base de nanotubes de carbone. Ceci permet de sonder des phénomènes quantiques multi-corps comme l’effet Kondo, la synthèse de nouvelles phases topologiques de la matière, et enfin la fabrication de qubits de spin en cavité.

Notre équipe conçoit, fabrique et mesure des circuits supraconducteurs pour le traitement de l’information quantique. Un de nos objectifs majeurs est l’invention d’un bit quantique (qubit) robuste aux erreurs, pouvant stocker et manipuler de l’information quantique pendant des temps macroscopiques. Visitez notre pageweb ici : quantic.phys.ens.fr

Notre équipe étudie la dynamique d’une nouvelle classe de matériaux appelés isolants topologiques. Ceux-ci ont la particularité d’être isolants dans leur volume, mais possèdent des états dits « topologiques » aux interfaces, parfaitement conducteurs et polarisés en spin. Par des techniques micro-ondes, nous étudions les propriétés dynamiques de ces matériaux (vitesse des électrons, diffusivité, interactions), et développons des dispositifs innovants de nano-électronique tels que des sources de spin accordable en fréquence basés sur ces matériaux.

• Les pages web personnelles des membres de l’équipe sont accessibles sur l’annuaire.
  

• Thèse ou postdoc sur la correction d’erreur quantique avec des circuits supraconducteurs. Contactez Philippe Campagne-Ibarcq et téléchargez
  l’annonce pour plus d’information.