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Sujet de stage / Master 2 Internship

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Manipulation de l'état quantique d'excitations supraconductrices individuelles dans des nanofils

Spécialité : PHYSIQUE / Physique de la matière condensée

Contact : GOFFMAN Marcelo,
e-Mail : marcelo.goffman@cea.fr,   Tel : +33 1 69 08 55 29
Laboratoire : SPEC/GQ

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Durée du stage : 0-3 mois
Date limite de constitution de dossier : 27/04/2018

Résumé :
En contactant des nanofils semiconducteurs entre des électrodes supraconductrices, on crée des états localisés dont on se propose de faire la manipulation quantique cohérente.

Sujet détaillé :
Les électrons dans les supraconducteurs forment des paires de Cooper auxquelles on n'a pas accès individuellement parce qu'elles sont superposées et délocalisées. Des états localisés apparaissent pourtant dans les liens faibles entre électrodes supraconductrices. En utilisant des contacts atomiques, nous avons fait la spectroscopie de ces états [1] et démontré la manipulation cohérente de paires de Cooper localisées [2].

L'objet du stage est de développer des expériences similaires avec des nanofils semiconducteurs d'InAs comme liens faibles entre des supraconducteurs. On s'attend à ce que les temps de cohérence quantique soient plus longs ; en outre, il devrait être possible de manipuler le spin d'électrons localisés parce que le couplage spin-orbite est fort dans l'InAs.

L'étudiant(e) abordera des concepts avancés en mécanique quantique et en supraconductivité. Il apprendra aussi des techniques expérimentales variées : la nanofabrication, les basses températures, les mesures bas-bruit et les mesures microonde. Il/elle sera intégré/e dans un groupe de recherche actif dans le domaine de l'électronique quantique.

[1] L. Bretheau et al., “Exciting Andreev pairs in a superconducting atomic contact”
Nature 499, 312 (2013). arXiv:1305.4091
[2] C. Janvier et al., “Coherent manipulation of Andreev states in superconducting atomic contacts”
Science 349, 1199 (2015), arXiv:1509.03961
Techniques utilisées au cours du stage :
Pour ce sujet, l’étudiant(e) devra développer une compréhension approfondie de la mécanique quantique, et apprendra des techniques variées : la nanofabrication, les basses températures, les mesures bas-bruit et les mesures microonde. Il/elle sera intégrée dans un groupe de recherche actif dans le domaine de l’électronique quantique.

Mots clés : Physique mésoscopique, supraconductivité, effet Josephson, électrodynamique quantique en circuit.

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