Service de Physique de l'Etat Condensé

Piégeage d'un électron UNIQUE à la surface de l'hélium superfluide
logo_tutelle 

Le piège à gauche est constitué d'une électrode circulaire. Il communique avec un réservoir (en vert) d'électrons à la surface de l'hélium liquide. Les électrons entrent dans le piège un par un et sont détectés par un transitor à électron unique (SET : Single Electron Transistor).

Lorsqu'on place un électron au dessus d'une surface d'hélium liquide, il polarise l'hélium, abaissant ainsi l'énergie du système. Plus l'électron est près de la surface plus cet effet est important, si bien que l'électron est attiré par le liquide. Cependant, à courte distance l'électron devient fortement repoussé par les électrons des atomes d'hélium. On a donc un puits de potentiel dans lequel on peut donc piéger des électrons. Le champ électrique résultant de l'électron et de la polarisation inhomogène de l'hélium peut être décrit comme la superposition d'un champ créé par l'électron et celui d'une charge "image", de signe opposé, située symétriquement par rapport à l'interface hélium-vapeur. Grâce à des électrodes placées sous la surface, on peut également confiner les électrons dans certaines régions de la surface. Nous sommes parvenus à contrôler le nombre d'électrons à l'intérieur d'un " piège " électrostatique qui communique avec un réservoir plus important (voir figure). Les électrons sont détectés grâce à un dispositif de taille nanométrique placé lui aussi sous la surface d'hélium. Pour mettre en évidence les niveaux discrets des électrons à l'intérieur du piège, nous essayons d'abaisser la barrière du potentiel qui retient l'électron pendant un temps court, de l'ordre de la microseconde. L'électron peut alors traverser cette barrière vers le réservoir avec une certaine probabilité dépendant de l'état dans lequel il se trouve initialement. Avec de tels électrons, il est prévu à terme de réaliser des bits quantiques dont les différents états correspondent alors aux niveaux de l'électron dans le piège. Le couplage entre les bits quantique est assuré par l'interaction coulombienne.

Contacts  : Emmanuel Rousseau et Yuri Mukharski

 

Maj : 28/03/2006 (612)

 

Retour en haut