Thèse Année : 2008

Cooper
 pair 
box
 circuits :
 two‐qubit
gate, single‐shot
readout,
 and

 current 
to 
frequency
 conversion

Circuits basés sur la boite à paire de Cooper‎ : porte à deux qubits, lecture en un coup et conversion d'un courant en fréquence

Résumé

During this thesis, we have used superconducting circuits with Josephson junctions, derived from the Cooper pair box, in order to implement quantum bits (qubits). To implement two-qubit gates, we have developed a new circuit, the quantroswap, which consists in two capacitively coupled Cooper pair box, each of them being manipulated and read separately. We have demonstrated coherent exchange of energy between them, but we have also observed a problem of qubit instability. In order to avoid this spurious effect, we have implemented another circuit based on a charge insensitive split Cooper pair box coupled to a non-linear resonator for readout-out purpose. We have measured large coherence time, and obtained large readout fidelity (90%) using the bifurcation phenomenon. For metrological purpose, microwave reflectometry measurement on a quantronium also allowed us to relate an applied current I to the frequency f=I/2e of induced Bloch oscillations.

Cette thèse porte sur le développement de circuits supraconducteurs à jonctions Josephson, issus de la boîte à paire de Cooper, pour réaliser des bits quantiques (qubits). La version quantronium de ce circuit avait déjà démontré une cohérence quantique assez bonne pour faire des portes logiques à un qubit. Pour réaliser des portes logiques à deux qubits, nous avons développé un circuit, le quantroswap, fait de deux quantroniums couplés, chaque qubit pouvant être piloté et mesuré séparément. Nous avons démontré l’échange cohérent d’état entre les deux qubits, mais aussi observé un effet rédhibitoire d'instabilité dans ces qubits. Pour l’éviter, nous avons réalisé un nouveau circuit fait d’une boite à paires de Cooper insensible au bruit en charge électrique et stable, couplée à un résonateur non linéaire pour sa lecture. Nous avons obtenu un temps de cohérence long (~1 μs), et une très bonne fidélité de lecture (90%) du qubit en utilisant le phénomène de bifurcation. Dans un but métrologique, la mesure par réflectométrie microonde du quantronium a aussi permis de relier un courant I injecté dans le circuit à la fréquence f=I/2e des oscillations de Bloch induites.

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Dates et versions

tel-00390074 , version 1 (31-05-2009)
tel-00390074 , version 2 (04-06-2009)
tel-00390074 , version 3 (23-07-2009)

Licence

Identifiants

  • HAL Id : tel-00390074 , version 3

Citer

Francois Nguyen. Cooper
 pair 
box
 circuits :
 two‐qubit
gate, single‐shot
readout,
 and

 current 
to 
frequency
 conversion. Condensed Matter [cond-mat]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2008. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00390074v3⟩
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