| Centre
Paris-Saclay
| | | | | | | webmail : intra-extra| Accès VPN| Accès IST
Univ. Paris-Saclay
10 sujets IRAMIS/SPEC

Dernière mise à jour :


 

Qubit fermionique bosonique

SL-DRF-24-0391

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Groupe Quantronique (GQ)

Saclay

Contact :

Hugues POTHIER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2024

Contact :

Hugues POTHIER
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/GQ

01 69 08 55 29

Directeur de thèse :

Hugues POTHIER
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/GQ

01 69 08 55 29

Page perso : https://iramis.cea.fr/Pisp/hugues.pothier/

Labo : https://iramis.cea.fr/spec/GQ/

L'une des architectures les plus prometteuses pour le traitement de l'information quantique à grande échelle est celle qui repose sur des qubits électrodynamiques (bosoniques) supraconducteurs. Ils reposent sur un dispositif élémentaire : la jonction tunnel Josephson, une barrière tunnel entre deux fils supraconducteurs qui présentent un comportement non linéaire et non dissipatif. Les jonctions tunnel Josephson ne sont qu'un exemple de liens faibles supraconducteurs, parmi lesquels on trouve également des contacts atomiques et des liens faibles de nanofils semi-conducteurs. Dans ces autres exemples, des états fermioniques localisés, connus sous le nom de niveaux d'Andreev, peuvent être étudiés. Nous avons récemment réalisé leur spectroscopie [1-4] et leur manipulation quantique [5,6].

Nous proposons ici de concevoir, fabriquer et mesurer de nouveaux qubits hybrides qui combinent les degrés de liberté bosonique et fermionique dans le but de réaliser des états quantiques plus robustes.

Nous recherchons un(e) étudiant(e) fortement motivé(e) ayant une bonne compréhension de la physique quantique. Il/elle sera intégré(e) dans un groupe de recherche actif sur l'électronique quantique et se familiarisera avec les concepts avancés de la mécanique quantique et de la supraconductivité. Il/elle apprendra également plusieurs techniques expérimentales : basses températures, mesures à faible bruit et micro-ondes, et nanofabrication.


[1] L. Bretheau, Ç. Ö. Girit , H. Pothier , D. Esteve , and C. Urbina, “Exciting Andreev pairs in a superconducting atomic contact” Nature 499, 312 (2013). arXiv:1305.4091
[2] L. Tosi, C. Metzger, M. F. Goffman, C. Urbina, H. Pothier, Sunghun Park, A. Levy Yeyati, J. Nygård, P. Krogstrup, “Spin-Orbit Splitting of Andreev States Revealed by Microwave Spectroscopy”, Phys. Rev. X 9, 011010 (2019).
[3] C. Metzger, Sunghun Park, L. Tosi, C. Janvier, A. A. Reynoso, M. F. Goffman, C. Urbina, A. Levy Yeyati, H. Pothier, “Circuit-QED with phase-biased Josephson weak links”, Phys. Rev. Research 3, 013036 (2021).
[4] F. J. Matute Cañadas, C. Metzger, Sunghun Park, L. Tosi, P. Krogstrup, J. Nygård, M. F. Goffman, C. Urbina, H. Pothier, A. Levy Yeyati, “Signatures of interactions in the Andreev spectrum of nanowire Josephson junctions”, arXiv:2112.05625
[5] C. Janvier et al., “Coherent manipulation of Andreev states in superconducting atomic contacts” Science 349, 1199 (2015), arXiv:1509.03961
[6] C. Meztger, “Spin & charge effects in Andreev Bound States”, PhD thesis (2022)
Etude expérimentale des couches limites en convection turbulente par spectroscopie multi-diffusive.

SL-DRF-24-0355

Domaine de recherche : Matière molle et fluides complexes
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Systèmes Physiques Hors-équilibre, hYdrodynamique, éNergie et compleXes (SPHYNX)

Saclay

Contact :

Sébastien AUMAITRE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2024

Contact :

Sébastien AUMAITRE
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/SPHYNX


Directeur de thèse :

Sébastien AUMAITRE
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/SPHYNX


Page perso : https://iramis.cea.fr/Pisp/sebastien.aumaitre/

Labo : https://iramis.cea.fr/spec/sphynx/

Le but de cette thèse est de réaliser la première mesure expérimentale de l’énergie dissipée dans les couches limites en convection turbulente dans la configuration de Rayleigh-Bénard. En effet, des théories affirment que cette quantité contrôle le flux de chaleur transporté de la paroi chaude vers la paroi froide alors même que l’efficacité du transport turbulent en convection fait l’objet de débats. Les propriétés du transport turbulent sont pourtant essentielles à comprendre pour décrire la dynamique du climat et de nombreux objets astrophysiques.

Pour estimer l’énergie dissipée, il faut pouvoir mesurer la norme du gradient des vitesses. Cette quantité est difficilement accessible avec les techniques d’anémométries classique qui mesurent les champs de vitesse avec une résolution limitée. Ces gradients sont également couteux à obtenir numériquement sur des temps longs. Mais nous avons mis au point une technique de mesure directe de la norme des gradients de vitesse grâce à la Spectroscopie par diffusion multiple. Elle nous permettra de mesurer les structures dissipatives et le taux énergie dissipée dans les couches limites
Nanofluides thermoélectriques pour un capteur de chaleur solaire hybride

SL-DRF-24-0358

Domaine de recherche : Matière molle et fluides complexes
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Systèmes Physiques Hors-équilibre, hYdrodynamique, éNergie et compleXes (SPHYNX)

Saclay

Contact :

Sawako NAKAMAE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Sawako NAKAMAE
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/SPHYNX

0169087538

Directeur de thèse :

Sawako NAKAMAE
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/SPHYNX

0169087538

Page perso : https://iramis.cea.fr/spec/Pisp/sawako.nakamae/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/SPHYNX/

Voir aussi : https://www.magenta-h2020.eu

Les matériaux thermoélectriques (TE) capables de convertir la chaleur en électricité sont considérés comme une solution possible pour récupérer la chaleur fatale provenant du flux de déchets industriels, de moteurs, d’appareils électroniques ménagers ou de la chaleur corporelle. Depuis plusieurs années, au sein du laboratoire SPHYNX nous explorons les effets thermoélectriques dans les nanofluides ioniques, où des nanoparticules chargées électriquement servent à la fois de porteurs de chaleur et d'électricité. Contrairement aux matériaux solides, plusieurs effets TE interdépendants se produisent dans ces fluides, en donnant des valeurs du coefficient thermoélectrique généralement supérieures d'un ordre de grandeur à celles des semiconducteurs solides. De plus, les liquides thermoélectriques sont constitués de matières premières abondantes, et ils font l'objet d'une attention particulière en tant que futurs matériaux TE peu coûteux et écologiques. Alors que les origines précises des phénomènes thermoélectriques dans ces fluides sont encore débattues, nos résultats expérimentaux indiquent que les natures physico-chimiques d’interface particule-liquide y jouent un rôle décisif.

L'objectif du projet de doctorat est double :
- Premièrement, nous étudierons les mécanismes thermodynamiques sous-jacents à la production du potentiel thermoélectrique dans les nanofluides par mesures systématiques du coefficient Seebeck et le courant électrique produit. Il s'agit de la production de l'entropie de transfert d'Eastman de nanoparticules sous les gradients de concentration, de température et de potentiel électrique. Les résultats seront comparés à leur propriétés thermo-diffusives et absorptions optiques étudiées par ailleurs dans le cadre d'actions de collaboration.
- Deuxièmement, le projet vise à utiliser les fluides plus prometteurs dans les capteurs hybrides solaires-thermoélectriques prototypes développés actuellement et de les optimiser pour démontrer leur capacité à cogénérer chaleur et électricité.

Le projet de recherche proposé est principalement expérimental, impliquant des mesures thermoélectriques, thermiques et électrochimiques ; la mise en place d'un système d'acquisition de données automatisé et l'analyse des données obtenues. Des notions de thermodynamique, de physique des fluides et de physique de l'ingénierie (des dispositifs), ainsi que des connaissances pratiques sur la manipulation des dispositifs de laboratoire sont souhaitées. Des connaissances de base en optique et en électrochimie sont un plus mais pas obligatoires. Pour les étudiants motivés, des simulations numériques utilisant des logiciels CFD commerciaux aussi bien que les mesures d'absorption optique au laboratoire partenaire (LNO/CNR, Florence, Italie) peuvent également être envisagées.
Réponse diélectrique d’un liquide vitrifiable fortement hors équilibre

SL-DRF-24-0279

Domaine de recherche : Matière molle et fluides complexes
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Systèmes Physiques Hors-équilibre, hYdrodynamique, éNergie et compleXes (SPHYNX)

Saclay

Contact :

Marceau HENOT

François LADIEU

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2024

Contact :

Marceau HENOT
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/SPHYNX


Directeur de thèse :

François LADIEU
CEA - DRF/IRAMIS

01 69 08 72 49

Page perso : https://iramis.cea.fr/Pisp/marceau.henot/

Labo : https://iramis.cea.fr/spec/SPHYNX/

Les matériaux à l’état vitreux présentent un grand intérêt pratique et on les retrouve dans nombre d’applications : les verres de silice comme matériaux pour la construction ou les transports, les matières plastiques qui sont généralement au moins partiellement vitreuses ou les alliages métalliques vitreux pour des applications de pointe. Or les propriétés physiques de ces matériaux (par exemple la solidité d’un écran de téléphone) dépendent du traitement thermique qu’ils ont reçu au cours de leur formation et plus particulièrement de la vitesse de refroidissement à partir de l’état liquide. Si les procédés industriels de fabrication des verres sont évidemment bien maîtrisés, la nature hors-équilibre thermodynamique de ces systèmes rend particulièrement difficile l’investigation théorique et numérique des mécanismes physiques à l’œuvre. Cela rend nécessaire une approche expérimentale visant à sonder ces mécanismes fondamentaux.

Cette thèse vise à étudier expérimentalement la réponse très hors équilibre de liquides polaires à l’aide d’un dispositif développé récemment au sein du laboratoire permettant d’appliquer à un liquide un changement très rapide de température et de suivre sa dynamique de rééquilibration. Des mesures de réponse linéaire devrait permettre d’en savoir plus sur les mécanismes physiques gouvernant l’équilibration tandis que des mesures non-linéaires renseigneraient sur la nature coopérative des réarrangements structuraux.
Cartographie de la polarisation électrique dans des dispositifs ferroélectriques à l’échelle nanométrique

SL-DRF-24-0735

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes (LNO)

Saclay

Contact :

Jean-Baptiste MOUSSY

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2024

Contact :

Jean-Baptiste MOUSSY
CEA - DRF/IRAMIS

01-69-08-72-17

Directeur de thèse :

Jean-Baptiste MOUSSY
CEA - DRF/IRAMIS

01-69-08-72-17

Page perso : https://iramis.cea.fr/Pisp/jean-baptiste.moussy/

Labo : https://iramis.cea.fr/spec/lno/

Les matériaux ferroélectriques, avec leur forte constante diélectrique et leur polarisation spontanée, font l'objet de recherches intenses en microélectronique. La polarisation est un paramètre essentiel pour ces matériaux alors que sa caractérisation reste majoritairement limitée à l’échelle macroscopique par des méthodes électriques classiques. Pour approfondir la compréhension de ces matériaux, en particulier en couches minces, et créer de nouveaux dispositifs, des mesures locales sont indispensables. Ce projet de thèse vise à développer une nouvelle méthodologie pour cartographier directement la polarisation dans des dispositifs à l'échelle nanométrique. En combinant l'expertise des équipes du SPEC dans la croissance de matériaux en couches minces et du C2N dans la nanostructuration et les mesures électriques, nous allons élaborer et concevoir une géométrie particulière de nanostructures permettant d’utiliser en particulier l'holographie électronique operando (collaboration avec le CEMES-CNRS, ANR POLARYS) pour cartographier quantitativement le potentiel électrique local dans les nanodispositifs lors de l'application d'une tension.
Fonctionnalité multi-niveau dans les couches minces ferroélectriques à base de HfO2 pour des applications de logique et de mémoire à l’edge

SL-DRF-24-0639

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire d’Etude des NanoStructures et Imagerie de Surface (LENSIS)

Saclay

Contact :

NiCK BARRETT

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2024

Contact :

NiCK BARRETT
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LENSIS

0169083272

Directeur de thèse :

NiCK BARRETT
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LENSIS

0169083272

Page perso : https://iramis.cea.fr/Pisp/87/nick.barrett.html

Labo : https://www.lensislab.com/

Voir aussi : https://www.lensislab.com/projects

La transition numérique vers une économie plus attractive et plus soutenable s’appuie sur la recherche sur les technologies digitales du futur.

Grâce à sa non-volatilité, sa compatibilité CMOS et à son potentiel de mise à l’échelle et d’intégration 3D, les technologies émergentes de mémoires et de logique basées ferroélectricité dans le HfO2 constituent une révolution d’un point de vue applicatif. Par exemple, par rapport aux technologies Flash, résistive ou changement de phase, les mémoires ferroélectriques sont intrinsèquement de basse consommation d’énergie.

Le dispositif au cœur du projet est le FeFET-2 qui consiste en un condensateur ferroélectrique en série avec la grille d’un transistor CMOS. Ces dispositifs combinent d’excellentes métriques d’endurance, consommation d’énergie, rétention et la plasticité d’une réponse quasi-analogue.

Le travail de thèse utilisera les techniques de caractérisation avancée, notamment la spectroscopie et la microscopie en photoémission pour établir les liens entre les propriétés des matériaux et les performances électriques de FeCAPs.

Des expériences operando en fonction du nombre de cycles et de tensions électriques appliquées et duration des pulses permettront d’explorer les corrélations entre la cinétique de l’évolution des propriétés matérielles et la réponse électrique des dispositifs.
Le travail de thèse se déroulera en étroite collaboration avec NaMLab (Dresde) et CEA-LETI (Grenoble).
Nouveaux films minces multiferroïques artificiels hybrides à base d’oxynitrures

SL-DRF-24-0474

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes (LNO)

Saclay

Contact :

Antoine BARBIER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2024

Contact :

Antoine BARBIER
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01.69.08.39.23

Directeur de thèse :

Antoine BARBIER
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LNO

01.69.08.39.23

Page perso : https://iramis.cea.fr/Pisp/137/antoine.barbier.html

Labo : https://iramis.cea.fr/spec/LNO/

Les oxydes dopés N et/ou les oxynitrures constituent une classe de composés nouveaux et en plein essor présentant une large gamme de propriétés utilisables, en particulier pour les nouvelles technologies de production d'énergie décarbonnée ainsi que pour des capteurs multifonctionnels. Dans ce domaine de recherche, la recherche de nouveaux matériaux est particulièrement souhaitable en raison des propriétés peu satisfaisantes des matériaux actuels. L'insertion d'azote dans le réseau cristallin d'un oxyde semiconducteur permet en principe de moduler sa structure électronique et ses propriétés de transport pour obtenir de nouvelles fonctionnalités. La production de films minces monocristallins correspondants, est un défi important. Dans ce travail de thèse, des films d’oxynitrures monocristallins seront élaborés par épitaxie par jets moléculaires assistée de plasma atomique. L’hétérostructure multiferroïque combinera deux couches enrichies en azote : une couche ferroélectrique de BaTiO3 dopée N ainsi qu'une ferrite fortement dopée ferrimagnétique dont les propriétés magnétiques pourront être modulées grâce au dopage N pour obtenir de nouveaux matériaux multiferroique artificiels plus satisfaisants pour les applications. Les structures résultantes seront étudiées quant à leurs caractéristiques ferroélectriques et magnétiques ainsi que leurs couplages magnétoélectriques en fonction du dopage N. Ces observations seront corrélées à une compréhension détaillée des structures cristallines et électroniques.

Le (la) candidate abordera l’ensemble des techniques d’ultra-vide, la croissance par épitaxie par jets moléculaires, des mesures ferroélectriques et de magnétométrie, ainsi qu’un large panel de méthodes de caractérisations basées sur l’exploitation des centres rayonnement synchrotron les plus avancés.
Dispositifs hybrides spin-supraconducteur : une nouvelle plateforme de calcul quantique

SL-DRF-24-0913

Domaine de recherche : Physique mésoscopique
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Groupe Quantronique (GQ)

Saclay

Contact :

Emmanuel FLURIN

Patrice BERTET

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2024

Contact :

Emmanuel FLURIN
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/GQ

0622623862

Directeur de thèse :

Patrice BERTET
CEA - DRF/IRAMIS

0169084567

Page perso : https://iramis.cea.fr/Pisp/emmanuel.flurin/

Labo : https://iramis.cea.fr/spec/GQ/

Interfacer des circuits supraconducteurs avec des spins dans l'état solide a le potentiel d'exploiter la flexibilité des circuits supraconducteurs avec les longs temps de cohérence des spins. Ce projet vise à démontrer des portes logiques à deux qubits médiées par le circuit entre les qubits de spin.
Détection robuste de photons micro-ondes avec un processeur supraconducteur multi-qubits

SL-DRF-24-0915

Domaine de recherche : Physique mésoscopique
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Groupe Quantronique (GQ)

Saclay

Contact :

Emmanuel FLURIN

Patrice BERTET

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2024

Contact :

Emmanuel FLURIN
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/GQ

0622623862

Directeur de thèse :

Patrice BERTET
CEA - DRF/IRAMIS

0169084567

Page perso : https://iramis.cea.fr/Pisp/emmanuel.flurin/

Labo : https://iramis.cea.fr/spec/GQ/

La thèse consistera à développer un nouveau type de compteurs de photons micro-ondes, en utilisant un chip supraconducteur contenant plusieurs qubits supraconducteurs. En utilisant des corrélations entre ces qubits, on devrait pouvoir réduire considérablement les comptes d'obscurité, qui sont le bruit dominant dans ces détecteurs. Une fois mis au point, le compteur sera utilisé pour la détection de spins individuels.
Transport de chaleur dans les états non-abeliens de l'effet Hall quantique dans le graphène

SL-DRF-24-0305

Domaine de recherche : Physique mésoscopique
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Groupe Nano-Electronique (GNE)

Saclay

Contact :

François PARMENTIER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2024

Contact :

François PARMENTIER
CNRS - DRF/IRAMIS/SPEC/GNE

+33169087311

Directeur de thèse :

François PARMENTIER
CNRS - DRF/IRAMIS/SPEC/GNE

+33169087311

Page perso : https://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=fparment

Labo : https://iramis.cea.fr/SPEC/GNE/

Voir aussi : https://nanoelectronicsgroup.com

Les états à dénominateur pair de l'effet Hall quantique fractionnaire (par exemple ’’=5/2) devraient héberger des excitations qui ont des statistiques anyoniques non abéliennes, ce qui en fait des candidats prometteurs pour la réalisation d'un processeur quantique topologique [1]. Bien que la démonstration de ces statistiques non abéliennes ait longtemps été une entreprise extrêmement difficile, des expériences récentes dans des hétérostructures semi-conductrices GaAs ont montré que la conductance thermique de bord de l'état ’’=’’/’’ est quantifiée dans des valeurs demi-entières du quantum de conductance thermique [2,3]. Cette quantification en demi-entier est connue pour être une signature universelle des statistiques non-abéliennes, y compris des fermions de Majorana [4]. Cependant, de nombreux candidats présumés pour l'état fondamental de ’’=5/2 ont des structures de bord complexes présentant des modes neutres contre-propagateurs, qui peuvent modifier la conductance thermique de bord et leur donner des valeurs non entières similaires à celles d'un bord non abélien. Une expérience très récente [3] a contourné le problème en trouvant un moyen de séparer les contributions des différents canaux au bord, confirmant l'existence d'un canal non abélien avec une conductance électrique et thermique quantifiée demi-entière. La prochaine question évidente est de savoir si ce résultat est vraiment universel : est-il valable pour différents matériaux et différents états de dénominateur pair ’

Dans ce projet, nous proposons de répondre à ces questions en effectuant des mesures de transport de chaleur dans des états de Hall quantiques fractionnaires dans le graphène bicouche. Il a récemment été démontré que le graphène bicouche empilé par Bernal hébergeait une grande variété d'états de Hall quantiques fractionnaires robustes à dénominateur pair [5-8], à la fois semblables à des trous et à des électrons. Il s'agit d'un excellent banc d'essai pour l'étude de la conductance thermique, car ces fractions devraient être décrites par différents états fondamentaux (éventuellement non abéliens) ; en outre, la possibilité d'appliquer des champs de déplacement électrique permet un degré de contrôle supplémentaire sur les états à dénominateur pair, qui peuvent être étudiés par transport de chaleur.

Ce projet expérimental est basé sur le transport thermique à très basses températures et à champs magnétiques élevés [9], basé sur des mesures électriques très sensibles. Nous recherchons des candidats très motivés et intéressés par tous les aspects du projet, tant expérimentaux (fabrication d'échantillons, mesures à faible bruit, cryogénie) que théoriques.

[1] Nayak, et al., RMP 80, 1083 (2008) [2] Banerjee, et al., Nature 559, 205 (2018)
[3] Dutta, et al., Science 377, 1198 (2022) [4] Kasahara, et al., Nature 559, 227 (2018)
[5] Ki, et al., Nano Letters 14, 2135 (2014) [6] Li, et al., Science 358, 648 (2017)
[7] Zibrov, et al., Nature 549, 360 (2017) [8] Huang, et al., PRX 12, 031019 (2022)
[9] Le Breton, …, & Parmentier, PRL 129, 116803 (2022)

 

Retour en haut