Nanoélectronique / Nanoelectronics
The NANOELECTRONICS GROUP activities explore the quantum properties of nano-conductors. In the past, the group developed the world's first electronic quantum shot noise measurements to show the quantum noise suppression by the Fermi statistics, to evidence the e/3 fractional charges in the Quantum Hall Effect regime or to study the statistics GHz photons emitted by quantum conductor.
Our research activities are:
- Electron Wave Optics: electronic interferometer similar to optical ones are available using the edge channels of a 2D electron gas in the Quantum Hall regime. Our Mach-Zehnder interferometer have probed the electron coherence length to shed light on decoherence mechanism.
- Electron Quantum Optics: on-demand injection of electrons in a conductor opens a new field of quantum experiments. A new time-resolved excitation carrying a single charge, a Leviton, has been evidenced thanks to electronic Hong-Ou-Mandel correlation and noise spectroscopy.
- Electron quantum noise and microwave photon noise: photon emission by a conductor is a new field of research. A voltage biased Quantum Point Contact generating shot noise has shown its photon emission cut-off at frequency ev/h. First time measurements of the statistics of photon emitted by a tunnel junction have been done.
- Application of Photo-Assisted Shot Noise (PASN): the creation of electron-hole pairs in a quantum conductor by external irradiation leads to photo-assisted shot noise. The first on-chip PASN detector has been built which detects the high frequency noise emitted by a Quantum Point Contact by the PASN induced in another QPC.
- Graphene Plasmonics and Quantum Hall effect: the universal scaling laws of variable range hopping transport limiting the Quantum Hall effect have been determined. The chirality of collective edge magnetoplasmon waves has been evidenced and the cyclotron orbit drift velocity on Graphene edge determined using an original picosecond pulses method.
- NEMS:Graphene as a microscopic drumhead mechanical resonator which will be cooled to its fundamental quantum state. Of interest is decoherence time of this truly mesoscopic resonator. Potential application of such a quantum mechanical oscillator as a microwave-optical coupler will also be considered.
#181 - Màj : 06/09/2022
Thèmes de recherche
Electronique quantique et technologies quantiques
En microélectronique, si la mécanique quantique permet d’expliquer les propriétés des matériaux (conducteur, isolant...) l’électrodynamique des circuits reste classique.
Voir aussi
Electrons on Helium : We study a system of few electrons over a film of liquid helium. The advantage of putting the electrons over the film of helium is that it provides almost ideal isolator. Unlike metal or semiconductors, where electrons are never more than few nanometers from an impurity or a crystalline defect, liquid helium has no defects. The behaviour of the quasiparticles in helium, such as surface or bulk waves (ripplons and phonons) and their interaction with electrons is rather well understood.
Piégeage d'un électron UNIQUE à la surface de l'hélium superfluide :
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.
Prix de l'Académie des Sciences Madeleine Lecoq 2020 décerné à Maëlle Kapfer :
Maëlle Kapfer © Evan Telford, Columbia University, NY USA
Le Prix de l'Académie des Sciences Madeleine Lecoq* 2020 est décerné à Maëlle Kapfer pour son travail de thèse : "Dynamique des excitations dans l'effet Hall quantique fractionnaire : charge fractionnaire et fréquence Josephson fractionnaire / Dynamics of excitations in the Fractional Quantum Hall effect: fractional charge and fractional Josephson frequency", soutenue le 26 octobre 2019.
Faits marquants scientifiques
20 septembre 2022
Neutral modes of the fractional quantum Hall effect have been shown to exchange energy with their fractionally charged counterparts, but it remains unknown whether they do so with the nearby integer quantum Hall edge channels. Researchers of the Nanolectronics group of SPEC, in collaboration with teams of the C2N (Palaiseau, France) and NIMS (Tsukuba, Japan) have performed a heat transport experiment in graphene answering this question.
03 juin 2022
Des chercheurs du SPEC démontrent un régime de fort couplage électrodynamique entre les photons microondes stockés dans un résonateur micro-fabriqué, et les paires de Cooper traversant une jonction Josephson polarisée en tension.
09 septembre 2021
Sous un champ magnétique intense et à basse température, les spins des électrons d'un échantillon de graphène s'alignent.
09 septembre 2021
Under a high magnetic field and at low temperatures, electrons in graphene can end up with all their spins perfectly aligned. The elementary excitations of such an ideal magnet, called spin waves or magnons, are intrinsically magnetic objects that nonetheless have an electrostatic nature, as they carry an electric dipole.
06 avril 2021
Researchers from the Nanoelectronics and the Modeling and Theory groups of SPEC, in collaboration with experimentalists from NTT-BRL and NIMS (Japan) and theorists from KAIST (Korea) have developed new, fully tunable electronic beam splitters in graphene, that directly rely on the crystalline symmetries of graphene.
06 avril 2021
Des chercheurs des équipes Nanoélectronique et Modélisation et Théorie du SPEC, en collaboration avec des expérimentateurs du NTT-BRL et du NIMS (Japon) et des théoriciens du KAIST (Corée), ont mis au point de nouveaux séparateurs accordables d'ondes électroniques au sein du graphène, dont le principe utilise ses symétries cristallines.
18 novembre 2020
Des chercheurs du SPEC, en collaboration avec des équipes du C2N et de l'université de Gênes, ont observé la dissolution et la réapparition partielle d'un électron injecté à énergie finie dans les canaux électroniques chiraux unidimensionnels, créés par l'application d'un champ magnétique intense le long des bords d'un système électronique bidimensionnel (en régime d'effet Hall quantique).
11 juillet 2019
La métrologie (spectroscopie, mesures de temps ou de distances) ou encore la réalisation de réseaux optiques quantiques nécessitent des sources de photons uniques efficaces. Une équipe du SPEC à Saclay, en collaboration avec l'IQST d'Ulm en Allemagne, propose une voie originale pour obtenir une source de photons microondes uniques, simple, efficace et brillante.
17 janvier 2019
L'électron est une particule élémentaire portant la charge élémentaire "e", une constante fondamentale de la physique.
07 novembre 2017
Les photons intriqués jouent un rôle fondamental pour la compréhension et la vérification expérimentale des aspects les plus spectaculaires de la physique quantique, notamment dans les expériences de violation des inégalités de Bell. En outre, ils constituent des ressources potentielles pour des protocoles de télécommunication et de transmission de l’informatique quantique.
08 mars 2017
Groupe Nanoélectronique
Lorsqu’un conducteur quantique est exposé à du rayonnement électromagnétique, ses propriétés de transport sont modifiées par l'interaction entre la lumière et les électrons se propageant dans le conducteur quantique.
23 mars 2016
Il est fascinant de pouvoir aujourd'hui construire des dispositifs (capteurs, dispositifs opto-électroniques, réalisation de qubits, …) dont le comportement quantique se manifeste à notre échelle.
30 octobre 2014
En information quantique, il est essentiel de connaître complètement l’état quantique de l’objet (photon, électron ou spin) qui porte l’information. Ceci est possible par une procédure, appelée tomographie, qui consiste à mesurer la fonction d’onde par tranches successives. La tomographie est une procédure aujourd'hui bien connue pour un photon.
03 octobre 2014
Si le transport électrique usuel nous est familier (tension, courant, résistance électrique, …), les phénomènes de transport de charge dans un conducteur quantique suivent des lois probabilistes bien différentes.
28 octobre 2013
Les progrès en nano-électronique quantique permettent d'observer dans un conducteur les interférences entre électrons, comme le font des photons en optique, ou encore de mesurer leur bruit quantique (ou bruit Schottky, l’analogue pour des électrons du bruit de photon , lié à la nature discrète des particules).
20 novembre 2012
Tout objet dans un état de superstition d'états quantiques mais non isolé, perd sa cohérence (décohérence quantique) et seuls les états observables macroscopiquement sont finalement observables.
12 décembre 2011
L'électromagnétisme classique permet de rendre compte de l'ensemble de l’optique usuelle. Mais il existe des phénomènes lumineux qui ne peuvent être compris que dans le cadre de la mécanique quantique, tels que le paquet d’onde à un photon unique, ou encore l'émission de paires de photons intriqués...
16 septembre 2010
Eva Zakka-Bajjani, J. Dufouleur, N. Coulombel, P. Roche, D. C. Glattli, and F. Portier
( French version)
Contact: Dr. Fabien PORTIER
A conductor in equilibrium under a bias voltage shows current fluctuations proportional to its resistance and temperature. This type of noise is known as the Johnson-Nyquist noise, or equivalently, the thermal noise. In a quantum conductor, current fluctuations generate microwave photons which obey chaotic statistics (cf., blackbody radiation) if the conductor is at equilibrium.
13 octobre 2009
Yuri Mukharsky, Andrei Penzev et Eric Varoquaux, Groupe de Nanoélectronique
( English version)
Si l'existence en était avérée, un "super-solide" serait un état de la matière combinant la rigidité d'un solide et les propriétés d'un superfluide. Ce serait un état inédit de la matière. Toutefois, des incertitudes subsistent sur la mise en évidence d'un tel état et sur la manière dont il pourrait se former.
09 juin 2009
( English version)
On pensait bien connaitre la physique des transistors, et en particulier celle de ceux qui peuplent par millions le cœur de nos ordinateurs, les MOSFETs au Silicium (Metal Oxyde Semi-conducteur Field Effect Transistor).
07 août 2006
J. Gabelli1, G. Fève1, J.-M. Berroir1, B. Plaçais1, A. Cavanna2, B. Etienne2, Y. Jin2, D. C. Glattli1,3
Une équipe mixte ENS/CNRS/CEA-Saclay(SPEC) du Laboratoire Pierre Aigrain a pour la première fois mis en évidence le comportement remarquable d’un circuit électronique lorsque sa miniaturisation est poussée à l’extrême. Ces résultats sont publiés dans la revue Science.
Publications HAL
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