Applications of the Josephson Mixer: Ultrastrong coupling, quantum node and injection locking in conversion - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2017

Applications of the Josephson Mixer: Ultrastrong coupling, quantum node and injection locking in conversion

Applications du Mixeur Josephson: Couplage ultrafort, nœud quantique et verrouillage par injection en conversion

Résumé

Superconducting circuits stand among the most advanced quantum information processing platforms. They have nowadays reached a maturity that offers a high level of controllability and a large variety of interactions that can be precisely designed on demand. The Josephson mixer is one such superconducting device that performs three-wave mixing at microwave frequencies. In this thesis, we describe three experiments in which the Josephson mixer was used for different applications. First, we have realized an effective ultrastrong coupling of two bosonic modes that allowed us to study the ground state properties of this system, such as the single mode and the two mode squeezing of the emitted radiation. Second, we have built a quantum node, able to generate and distribute entanglement over a microwave quantum network, as well as to store and release quantum information on demand. We have integrated an ancilla qubit to this device in order to increase the degree of control over the quantum state of the system. Finally, we have pushed the Josephson mixer beyond the parametric oscillation instability threshold, where we have demonstrated an atypical injection locking technique that relies on coherent frequency conversion in this nondegenerate device.
Les circuits supraconducteurs font partie des plateformes de traitement de l'information quantique les plus avancées. Ils ont aujourd'hui atteint une maturité permettant un haut niveau de contrôle et une large gamme d'interactions qui peuvent être conçues sur mesure. Le mixeur Josephson est un exemple de circuit supraconducteur qui effectue le mélange à trois ondes aux fréquences micro-ondes. Cette thèse décrit trois expériences où le mixeur Josephson est utilisé pour différentes applications. Tout d'abord, nous avons réalisé le couplage ultrafort effectif entre deux modes bosoniques afin d'étudier les propriétés de l'état fondamental de ce système, tels que la compression à un mode et à deux modes du champ émis. Ensuite, nous avons construit un noeud quantique, capable de créer et distribuer de l'intrication sur un réseau quantique micro-onde, mais aussi de stocker et relâcher de l'information quantique à demande. Nous avons intégré un qubit de mesure dans ce dispositif pour permettre la réalisation de protocoles d'information quantique. Finalement, nous avons poussé le mixeur Josephson au delà du seuil de l'oscillation paramétrique, où nous avons démontré une technique inhabituelle de verrouillage par injection en conversion de fréquence dans un disposi-tif nondégénéré.
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Dates et versions

tel-01850229 , version 1 (27-07-2018)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01850229 , version 1

Citer

Danijela Marković. Applications of the Josephson Mixer: Ultrastrong coupling, quantum node and injection locking in conversion. Quantum Physics [quant-ph]. Université de recherche Paris Sciences et Lettres, 2017. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01850229⟩
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