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Caractérisation de paramètre, étude de variabilité et tests de dispositifs quantiques à temperature cryogénique

Défi technologique : Nano-caractérisation avancée (en savoir +)

Département : Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire : Laboratoire Caractérisation Electrique et Fiabilité

Date de début : 01-10-2022

Localisation : Grenoble

Code CEA : SL-DRT-22-0232

Contact : pierre-andre.mortemousque@cea.fr

Contexte: Une façon naturelle de réaliser des dispositifs quantiques à grande échelle consiste à les organiser en tableaux avec un couplage entre voisins les plus proches. Pour un processeur quantique à base de semi-conducteur, l'information quantique est encodée dans le spin d'une charge unique, contenu dans un tableau de boites quantiques (BQs) [1]. Durant les deux dernières décennies, des dispositifs avec un nombre croissant de BQs ont été étudiés, et il est désormais possible d'avoir un control cohérent des qubits de spin dans de tels tableaux. Toutefois, pour contrôler efficacement le qubit de spin, il est absolument nécessaire d'avoir une connaissance très précise des BQs contenant les charges porteuses de spin [2]. Il est donc crucial de démontrer la possibilité de caractériser et calibrer complètement un grand nombre de BQs. L'année passée, le CEA-Leti s'est doté d'un prober cryogénique de wafer 300 mm, qui va ouvrir la possibilité de développer des techniques de caractérisation efficaces et robustes de dispositifs de BQs. Objectifs and moyens: Le nombre de paramètres à caractériser pour le control de BQs croit très vite avec le nombre de BQs. L'exploration dense de tous les paramètres de control d'un tableau de BQs est impossible à grande échelle, et n'est pas utile pour extraire les données pertinentes pour le control des BQs. Le/la candidat(e) va développer des algorithmes de caractérisation de BQs en mettant en ?uvre des procédures de maillage adaptatifs et de reconnaissance d'image afin de réduire l'espace d'exploration des paramètres de control. A la suite de cela, l'étudiant(e) va mettre en place des boucles de rétro action sur la mesure des boites quantiques pour optimiser l'acquisition des données, permettant le traitement statistique (variabilité) des dispositifs quantiques. Il/elle développera des protocoles de caractérisation des dispositifs à partir des protocoles existant. En parallèle, il sera nécessaire d'établir les modèles statistiques de BQs qui pourront être paramétrés grâce à l'acquisition à grande échelle de données sur différent types de dispositifs quantiques. Cette connaissance permettra d'agir sur les protocoles de caractérisation eux-mêmes afin de les rendre plus efficaces, et permettra d'enrichir notre compréhension des tableaux de BQs actuelle. [1] Vinet, M. et al. Towards scalable silicon quantum computing, IEDM (2018). [2] Mortemousque, P.-A. et al. Coherent control of individual electron spins in a two-dimensional quantum dot array. Nat. Nanotechnol. (2020) doi:10.1038/s41565-020-00816-w

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