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Photonique Josephson
La jonction Josephson est l'ingrédient clé des circuits supraconducteurs quantiques car c'est le seul élément de circuit à la fois fortement non-linéaire et non-dissipatif. Dans la plupart des circuits quantiques elle est utilisée dans son état supraconducteur où elle agit comme inductance non-linéaire. Cependant, la jonction Josephson peut également être utilisée d'une deuxième manière, en polarisant la jonction à une tension V en dessous du gap 2Δ/e. Dans ce régime, la jonction devient un élément de circuit actif qui transforme la puissance fournie par la source de tension en photons micro-ondes, tout en restant non-dissipatif. Notre équipe se focalise sur l'utilisation de cet état tension de la jonction Josephson pour l'électronique quantique que nous appelons Photonique Josephson.
Dans ce regime, pour qu'une paire de Cooper puisse traverser la jonction par effet tunnel, elle doit perdre une énergie 2eV pour atteindre le condensat de l'autre côté de la barrière. Ceci est possible par émission de photons dans le circuit dans lequel elle est intégrée. Dans le cas le plus simple, cette énergie est émise sous forme d'un photon unique à la fréquence Josephson 2eV/h, ce qui n'est rien d'autre que l'effet Josephson AC. Or, les fluctuations quantiques dans le circuit donnent également lieu à des processus plus compliqués dans lesquels l'énergie 2eV d'une paire de Cooper est partagée entre plusieurs photons. En fonction du circuit micro-ondes linéaire dans lequel la jonction est intégrée, nous pouvons sélectionner le processus à un ou plusieurs photons dominant. Ceci se fait via l'impédance du circuit Re Z(ω) vue par la jonction, qui contrôle la facilité avec laquelle la jonction peut émettre ou absorber des photons à la fréquence ω.
Nanofabrication de circuits supraconducteurs quantiques
Nous améliorons continuellement notre procédé de fabrication au 3iT. Il permet deux couches de routage supraconductrice en Nb, séparés par une couche dielectrique de SiN, des jonctions Al/AlOx/Al de 80 nm × 80 nm à 300 nm × 300 nm, ainsi que des résistances en Cr.
Nous travaillons avec CMC Microsystèmes afin de rendre ce procédé disponible aux groupes de recherche et compagnies hors du 3iT en tant que service de fonderie multi-projet pour les circuits quantiques supraconducteurs.