La physique quantique dans tous ses états

Le qubit au centre de l'image est une superposition de 2 états, spin up (rouge) et spin down (bleu). La sphère représente la protection du qubit contre son environnement qui a tendance à la détruire. Le qubit est la brique fondamentale de l’ordinateur quantique. Si un bit classique représente un état bien défini 0 ou 1, son homologue quantique peut se trouver à la fois dans l’état 0 et 1. Toutefois, cet état de superposition demeure très fragile et son environnement tend à détruire le qubit. L…

Cryostat (en noir) contenant les sources de photons uniques, appelées aussi sources de qubits photoniques, et la boîte QFiber (en bleu) qui sert d'interface entre le laser d'excitation, la source de photons dans le cryostat et le reste de l'expérience. Les deux sont connectés ensemble via une fibre optique monomode. La start-up Quandela, fondée en 2017 par Valérian Giesz, Niccolo Somaschi et Pascale Senellart (directrice de recherche CNRS), travaille sur ces qubits photoniques. Cette approche…

Serrage des vis pour fixer la source de photons uniques (qubits photoniques) dans la chambre d'un cryostat. La start-up Quandela, fondée en 2017 par Valérian Giesz, Niccolo Somaschi et Pascale Senellart (directrice de recherche CNRS), travaille sur ces qubits photoniques. Cette approche permet une exploitation simultanée de dizaines de qubits. Le qubit est l’unité de stockage de l’information qui indique la force de calcul des ordinateurs quantiques. La start-up fabrique des sources à base de…

Mesure de la puissance optique du laser dans une fibre optique en utilisant un puissancemètre. Dans cette fibre optique, les photons émis par une source de photons uniques non visible (qubits photoniques) dans un cryostat noir, sont collectés dans une fibre optique en utilisant un microscope confocal positionné au-dessus de la chambre du cryostat. Puis les photons uniques sont filtrés en séparant le laser qui a servi pour l'excitation optique de la source. Cette étape est réalisée dans la boîte…

Prototype de puce Cat-Qubits mise au point par la start-up Alice & Bob qui développe un ordinateur quantique à Qubits à auto-correction (appelé Cat-Qubits). Le qubit est l’unité de stockage de l’information qui indique la force de calcul des ordinateurs quantiques. Alice & Bob a été cofondée en février 2020 par Théau Peronnin, président, issu du Laboratoire de physique de l’ENS Lyon et Raphaël Lescanne, directeur technique, issu du Laboratoire de physique de l’ENS Paris. Elle vise à augmenter…

Prototype de puce Cat-Qubits mise au point par la start-up Alice & Bob qui développe un ordinateur quantique à Qubits à auto-correction (appelé Cat-Qubits). Le qubit est l’unité de stockage de l’information qui indique la force de calcul des ordinateurs quantiques. Alice & Bob a été cofondée en février 2020 par Théau Peronnin, président, issu du Laboratoire de physique de l’ENS Lyon et Raphaël Lescanne, directeur technique, issu du Laboratoire de physique de l’ENS Paris. Elle vise à augmenter…

Installation d'une puce supraconductrice dans son porte échantillon (circuit imprimé) et vérification de l'alignement des connecteurs. Ce prototype de puce Cat-Qubits est mis au point par la start-up Alice & Bob qui développe un ordinateur quantique à Qubits à auto-correction (appelé Cat-Qubits). Le qubit est l’unité de stockage de l’information qui indique la force de calcul des ordinateurs quantiques. Alice & Bob a été cofondée en février 2020 par Théau Peronnin, président, issu du…

L'une des possibilités pour réaliser des mémoires quantiques est d'utiliser un cristal d'une grande pureté et d'y incorporer des spins (flèches rouges) qui en deviennent des qubits. Dans certaines conditions il est même possible de faire communiquer les spins par l’intermédiaire du réseau. Cette image a été réalisée avec le logiciel 3D Blender.

Structure et voies d’interaction d’échange du cluster anionique de l’aimant moléculaire V15. Les molécules de type V15 contiennent 15 ions de vanadium dont les spins sont fortement couplés par des atomes d’oxygène. Cette structure est présentée en trois dimensions. Elle s’inscrit dans un contexte de recherches internationales à propos des systèmes quantiques des aimants moléculaires. En effet, un système quantique a la capacité de se trouver dans une superposition de deux états différents, à…

Jean Dalibard, physicien lauréat de la médaille d'or du CNRS 2021 avec Chloé Maury et Brice Bakkali-Hassani, autour de la table optique d’une salle d’expérimentation du laboratoire Kastler-Brossel (LKB). Les deux doctorants et Jean Dalibard discutent de l’expérience en cours (condensat de Bose-Eistein). Distingué pour ses travaux pionniers en physique de la matière quantique ultra-froide, Jean Dalibard a développé au sein du LKB (CNRS/ENS-PSL/Sorbonne Université/Collège de France) un parcours…

Salle blanche dans laquelle sont fabriquées les puces destinées à recevoir les nanotubes de carbone. Ils seront ensuite intégrés dans un processeur utilisé pour développer un ordinateur quantique. La start-up C12 Quantum Electronics, cofondée en janvier 2020 par Matthieu et Pierre Desjardins, développe des processeurs quantiques de haute fidélité, grâce à un matériau élémentaire, le nanotube de carbone. Ce matériau ayant une interface minimale avec son environnement, le qubit de ce processeur a…

Manipulation des puces sur lesquelles vont se synthétiser les nanotubes de carbone, à partir de méthane et grâce à un catalyseur. Elles vont ensuite être placées dans un réacteur servant à produire ces nanotubes de carbone. La start-up C12 Quantum Electronics, cofondée en janvier 2020 par Matthieu et Pierre Desjardins, développe des processeurs quantiques de haute fidélité, grâce à un matériau élémentaire, le nanotube de carbone. Ce matériau ayant une interface minimale avec son environnement,…

Déchargement d'une puce quantique après la déposition de nanotubes de carbone sur une puce électronique "nue". Cette opération sensible est réalisée dans une chambre à vide afin de préserver les nanotubes de carbone et de les protéger des altérations. Cette puce est intégrée dans un processeur utilisé pour développer un ordinateur quantique. La start-up C12 Quantum Electronics, cofondée en janvier 2020 par Matthieu et Pierre Desjardins, développe des processeurs quantiques de haute fidélité,…

Réacteur dans lequel sont synthétisés les nanotubes de carbone à partir de méthane et grâce à un catalyseur. Ils seront ensuite intégrés dans un processeur utilisé pour développer un ordinateur quantique. La start-up C12 Quantum Electronics, cofondée en janvier 2020 par Matthieu et Pierre Desjardins, développe des processeurs quantiques de haute fidélité, grâce à un matériau élémentaire, le nanotube de carbone. Ce matériau ayant une interface minimale avec son environnement, le qubit de ce…

Préparation du dispositif électronique qui contiendra la puce quantique conçue à partir de nanotube de carbone. Il sera ensuite placé dans le cryostat, un instrument de physique permettant d’obtenir des températures très froides, où la puce va être testée. La start-up C12 Quantum Electronics, cofondée en janvier 2020 par Matthieu et Pierre Desjardins, développe des processeurs quantiques de haute fidélité, grâce à un matériau élémentaire, le nanotube de carbone. Ce matériau ayant une interface…

Dispositif de mesures contenant un nano-oscillateur spintronique placé au centre de l'entrefer d'un électroaimant. Il est composé d'un nanopilier d'environ 200 nm de diamètre contenant un empilement de deux couches magnétiques ultrafines, séparées par une couche isolante. Le champ magnétique appliqué permet d'ajuster sa réponse radiofréquence. Au-delà de leur très faible taille, ces nano-oscillateurs spintroniques possèdent une forte accordabilité en fréquence. Cette propriété, associée à leur…

Cyrile Deranlot actionne le manipulateur d’un évaporateur sous vide. Cet équipement, couplé à une machine de pulvérisation cathodique, est utilisé pour réaliser des nanostructures magnétiques dédiées à l’électronique de spin. Ce système a notamment servi pour l'élaboration de l'alliage d’or et de tungstène issu des recherches de l'Unité mixte de physique CNRS/Thales. Cet alliage innovant est aujourd’hui valorisé par la start-up DAUMET qui l’a nommé SpinD Gold. Ses qualités novatrices (couleur,…

Discussion au poste de commande et d'analyse d'une expérience qui refroidit des vapeurs de lithium à de très basses températures, proches du zéro absolu. Comme l'électron, un des isotopes présent dans ces vapeurs est un fermion. L'expérience permet d'étudier les gaz de fermions ultrafroids, dont les étonnantes propriétés ne s’expliquent que grâce à la mécanique quantique. Les scientifiques les étudient pour comprendre une grande variété de systèmes, qui vont des métaux aux étoiles à neutrons.

Arnaud Landragin (au second plan), lauréat de la médaille de l’Innovation du CNRS 2020, aux côtés de Leonid Sidorenkov (au premier plan) près d’une source d'atomes froids. Cette dernière est en cours de caractérisation et fait partie du projet MIGA (antenne gravitationnelle à ondes de matière) auquel participe l'équipe d'Arnaud Landragin et qui sera positionné au Laboratoire souterrain bas bruit (LSBB). Arnaud Landragin est lauréat de la médaille de l’Innovation du CNRS 2020. Directeur de…

Source d’atomes froids en cours de caractérisation faisant partie du projet MIGA (antenne gravitationnelle à ondes de matière) auquel participe l'équipe d'Arnaud Landragin et qui sera positionné au Laboratoire souterrain bas bruit (LSBB). Arnaud Landragin est lauréat de la médaille de l’Innovation du CNRS 2020. Directeur de recherche et directeur du laboratoire Systèmes de référence temps-espace (SYRTE, CNRS/Sorbonne Université/Observatoire de Paris/LNE), il est récompensé pour ses travaux dans…

Onde quantique d'un atome froid (en rouge) placée dans un paysage désordonné (en gris). Elle reste localisée dans une région de taille finie grâce aux interférences quantiques, alors que dans une situation identique, une particule classique s'échapperait à l'infini.

Alignement des différents éléments optiques d'un microscope confocal. Il est utilisé pour analyser la statistique de clignotement d'une boîte quantique, un nanocristal de semi-conducteur. Sa petite taille lui confère des propriétés optiques directement liées à un effet quantique dû au confinement des charges. Lorsqu'elle est excitée en continu par un laser, la boîte quantique a la propriété atypique de clignoter. L'analyse statistique des périodes allumées et éteintes permet de mieux comprendre…

Transistor à effet de camp (FET) basé sur des hétérostructures Van der Waals de matériaux bidimensionnels, vu en microscopie. Ce composant pourrait représenter une solution durable et fiable pour la récupération d'énergie en microélectronique. La nanostructuration sur les plaques de graphène (en magenta) améliore considérablement l'efficacité de la conversion d'énergie par effet thermoélectrique de la structure. Cette image a participé au prix de l'image Art & Science C'Nano 2023, dans la…

Nanowagons connectés en série sur un guide d’onde RF en or, sur un dispositif ultrabasse consommation d’électronique de spin, exploitant de nouveaux matériaux bidimensionnels comme le graphène. Dans chacun d’eux, un matériau ferromagnétique, le cobalt, est utilisé pour pomper un courant de spin pur dans une fine couche de graphène, où il va se propager. Il est ensuite converti en courant de charge via l’Effet Hall de Spin Inverse dans un barreau de palladium. Le courant de charge de tous les…