En microélectronique, la mécanique quantique permet d’expliquer les propriétés des matériaux mais l’électrodynamique des circuits reste classique. En revanche, lorsque la taille des dispositifs électroniques devient comparable à celle des atomes ou que l’on explore les propriétés de systèmes à très basse température, une nouvelle situation apparaît : la cohérence quantique électronique s’étend à l’échelle du dispositif entier et peut influencer son comportement collectif, et par là même les concepts macroscopiques de courant, tension, résistance ou capacitance.  

En utilisant la lithographie électronique, les techniques des basses températures et d’ultra-bas bruit, l’IRAMIS conçoit, fabrique et mesure des circuits métalliques ou supraconducteurs dans lesquels les effets quantiques se manifestent dans les quantités électriques macroscopiques.

Les recherches développées portent sur :

• les qubits supraconducteurs, avec le développement d’un processeur à 4 qubits supraconducteurs ;
• les circuits hybrides spins-qubits supraconducteurs, avec pour objectif important de réaliser une mémoire quantique à base d’ensembles de spins pour les qubits spraconducteurs ;
• la détection ultime de spins, qui permet des expériences de résonance paramagnétique électronique avec un niveau de sensibilité améliorant l’état de l’art par plus de trois ordres de grandeur ;
• les qubits volants dans des conducteurs quantiques balistiques, où un électron unique se progageant dans un conducteur peut coder l’information binaire (optique quantique électronique) ;
• les amplificateurs paramétriques Josephson à la limite quantique.