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1. Dassonneville, Rémy. Mesures quantiques utilisant une molécule artificielle supraconductrice en électrodynamiques quantique des circuits : Qubit readouts using a transmon molecule in a 3D circuit quantum electrodynamics architecture.

Degree: Docteur es, Physique de la matière condensée et du rayonnement, 2019, Grenoble Alpes

En circuit-QED, la technique la plus usuelle pour lire l'état d'un qubit est d'utiliser le couplage transverse entre le qubit et une cavité micro-onde dans la limite dispersive. Cependant, malgré d'importants progrès au cours de cette décennie, obtenir une lecture rapide, en un seul coup et hautement fidèle d'un qubit reste un défi majeur. En effet, la distinction de l'état d'un qubit est limitée par le compromis entre vitesse d'acquisition et précision. Cette limite a pour origine le couplage transverse qui impose deux importantes contraintes expérimentales : premièrement, augmenter les interactions pour lire plus rapidement restreint la durée de vie du qubit via l'effet Purcell. La seconde contrainte est sur la force du signal, qui est limitée pour éviter des transitions non voulues et induites par la mesure. Par conséquent, le défi expérimental à relever avec le couplage transverse est d'acquérir un signal faible en un temps court...Pour surmonter ces limitations, nous voulons changer de paradigme en introduisant un nouveau schéma de lecture qui se base sur un couplage cross-Kerr direct. Ce schéma est obtenu grâce à une molécule artificielle supraconductrice couplée à une cavité micro-onde 3D. La molécule est construite en couplant inductivement deux atomes transmons supraconducteurs. Elle manifeste alors deux modes propres : le mode symétrique qubit transmon et le mode antisymétrique ancilla. En insérant cette molécule dans la cavité de manière optimale, une hybridation transverse entre l'ancilla et la cavité conduit à deux résonateurs faiblement anharmoniques, appelés polaritons. Ces derniers possèdent un couplage cross-Kerr direct et large avec le qubit transmon. En mesurant le signal micro-onde transmis par un polariton, l'état du qubit peut être résolu.Théoriquement, dans ce nouveau paradigme, le qubit est immunisé contre les limitations du couplage transverse tel que l'effet Purcell. Cependant, pour les deux échantillons étudiés, un couplage transverse résiduel existe à cause d'imperfections expérimentales. Même faible, il limite pour l'instant la durée de vie du qubit et nos performances de lecture. Malgré cela, nous avons obtenu une lecture du qubit en un seul coup avec une fidélité allant jusqu'à 97.2 % en 500 ns par une mesure dite de verrouillage grâce à la non-linéarité du polariton. Dans une limite linéaire à faible nombre de photons, nous démontrons une fidélité atteignant 94.7 % en seulement 50 ns de lecture grâce à l'ajout d'un amplificateur paramétrique Josephson. Dans ce régime, les sauts quantiques sont résolus et le qubit est lu de manière non-destructive 99.2 % du temps.

Using the transverse coupling between a qubit and a microwave cavity in the dispersive limit is the most common technique in circuit-QED to readout a qubit state. However, despite important progress in the last decade, implementing a fast single shot high fidelity readout remains a major challenge. Indeed, inferring the qubit state is limited by the trade-off between speed and accuracy. The transverse coupling imposes two…

Advisors/Committee Members: Buisson, Olivier (thesis director), Roch, Nicolas (thesis director).

Subjects/Keywords: Bit quantique supraconducteur; Mesures quantiques; Jonctions Josephson; Transmon; Couplage cross-Kerr; Couplage transverse; Superconducting quantum bit; Quantum measurements; Josephson junctions; Transmon; Cross-Kerr coupling; Transverse coupling; 530

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APA (6th Edition):

Dassonneville, R. (2019). Mesures quantiques utilisant une molécule artificielle supraconductrice en électrodynamiques quantique des circuits : Qubit readouts using a transmon molecule in a 3D circuit quantum electrodynamics architecture. (Doctoral Dissertation). Grenoble Alpes. Retrieved from http://www.theses.fr/2019GREAY003

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Dassonneville, Rémy. “Mesures quantiques utilisant une molécule artificielle supraconductrice en électrodynamiques quantique des circuits : Qubit readouts using a transmon molecule in a 3D circuit quantum electrodynamics architecture.” 2019. Doctoral Dissertation, Grenoble Alpes. Accessed February 23, 2020. http://www.theses.fr/2019GREAY003.

MLA Handbook (7th Edition):

Dassonneville, Rémy. “Mesures quantiques utilisant une molécule artificielle supraconductrice en électrodynamiques quantique des circuits : Qubit readouts using a transmon molecule in a 3D circuit quantum electrodynamics architecture.” 2019. Web. 23 Feb 2020.

Vancouver:

Dassonneville R. Mesures quantiques utilisant une molécule artificielle supraconductrice en électrodynamiques quantique des circuits : Qubit readouts using a transmon molecule in a 3D circuit quantum electrodynamics architecture. [Internet] [Doctoral dissertation]. Grenoble Alpes; 2019. [cited 2020 Feb 23]. Available from: http://www.theses.fr/2019GREAY003.

Council of Science Editors:

Dassonneville R. Mesures quantiques utilisant une molécule artificielle supraconductrice en électrodynamiques quantique des circuits : Qubit readouts using a transmon molecule in a 3D circuit quantum electrodynamics architecture. [Doctoral Dissertation]. Grenoble Alpes; 2019. Available from: http://www.theses.fr/2019GREAY003

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