Conversion de spin

Guillaume Chastanet

Daria Giacomini

Martin Nurizzo

Segmentation d'une chaîne de boîtes quantiques et lecture complète d'un état de spin à deux électrons Les qubits de spin stockés dans des boites quantiques de semi-conducteurs ont été identifiés comme une plate-forme possible pour l'informatique quantique à grande échelle.Aujourd'hui, un effort continu de la communauté vise à la mise à l'échelle de tels systèmes en remplissant des tableaux de plus en plus grands.Dans ce contexte, le développement de protocoles de réglage des paramètres et de lecture permettant de réduire la complexité inhérente de tels systèmes apparaît comme une nécessité.Dans la première partie de ma thèse, je démontre le partitionnement en réseau de trois boites quantiques couplées linéairement définies dans une hétérostructure AlGaAs/GaAs via un haut niveau de contrôle sur le couplage inter-boite quantique.Cela nous permet de faire fonctionner indépendamment des sections plus petites du réseau, ce qui réduit le nombre d'états de charge disponibles pour le système et réduit donc sa complexité lors de sa mise en opération.La deuxième partie de ma thèse porte sur la réduction de la surcharge matérielle nécessaire pour extraire des informations lors de la lecture des qubits de spin.Dans les qubits de spin à semi-conducteurs, une lecture haute fidélité est obtenue grâce au blocage de spin de Pauli dans une double boite quantique avec deux électrons sondés par un électromètre local.Un électron est le qubit, le second est l'ancilla et un seul bit d'information est extrait.Pour obtenir les informations complètes sur deux bits des états de spin à deux électrons, davantage de matériel quantique est nécessaire (soit des boites quantiques, des électromètres ou des réservoirs).Sur la base d'un protocole original, je développe dans cette thèse une procédure complète de lecture d'états de spin à deux électrons dans une boîte quantique double discriminant entre S, T_0, T_+ et T_- .Ce protocole utilise successivement trois manipulations et trois conversions spin vers charge entrelacés avec des mesures de configuration de charge.La stratégie repose sur quatre nouvelles réalisations expérimentales :Tout d'abord, le contrôle du régime GHz au régime sub-Hz du couplage tunnel inter-boites à l'échelle de la nanoseconde.Deuxièmement, la séparation de la conversion spin-charge et de la lecture de charge dans l'espace définti par les tensions de grilles de l'échantillon.Troisièmement, la suppression du processus de relaxation de spin pendant la procédure de lecture.Enfin, la répétition de trois protocoles de conversion spin-to-charge distincts.La procédure de lecture est testée sur diverses populations initialisées et mise en œuvre dans des séquences de manipulation de spin plus complexes pour évaluer sa validité.

H. Torres‐Silva

In this paper we study the energy conversion laws of the macroscopic harmonic LC oscillator, the electromagnetic wave (photon) and the hydrogen atom. As our analysis indicates, the energies of these apparently different systems obey exactly the same energy conversion law. Based on our results and the wave-particle duality of electrons, we find that the hydrogen atom is, in fact, a natural chiral microscopic LC oscillator. In the framework of classical electromagnetic field theory we analytically obtain, for the hydrogen atom, the quantized electron orbit radius , and quantized energy , (n = 1, 2, 3, · · ·), where is the Bohr radius and is the Rydberg constant. Without the adaptation of any other fundamental principles of quantum mechanics, we present a reasonable explanation of the polarization of photon, selection rules and Pauli exclusion principle. Our results also reveal an essential connection between electron spin and the intrinsic helical movement of electrons and indicate that the spin itself is the effect of quantum confinement. En este trabajo se presenta un estudio de las leyes macroscópicas de conversión de energía del oscilador armónico LC, la onda electromagnética (fotones) y el átomo de hidrógeno. Como nuestro análisis indica, las energías de estos aparentemente diferentes sistemas obedecen exactamente la misma ley de conversión de la energía. Sobre la base de nuestros resultados y de la dualidad onda-partícula del electrón, nos encontramos con que el átomo de Hidrógeno, de hecho, es un oscilador LC microscópico naturalmente quiral. En el marco de la teoría clásica de campos electromagnéticos se obtiene analíticamente, para el átomo de hidrógeno, el radio cuantizado de la órbita electrónica , y la energía cuantizada , (n=1, 2, 3..), donde es el radio de Bohr, y es la constante de Rydberg. Sin la adaptación de otros principios fundamentales de la mecánica cuántica, se presenta una explicación razonable de la polarización de los fotones, las reglas de selección y principio de exclusión de Pauli. Los resultados también ponen de manifiesto una conexión esencial entre el espín de electrón y el movimiento helicoidal intrínseco de los electrones e indican que el espín es el efecto de un confinamiento cuántico.

Cola Debrot

Guerra Guillén, Santiago Ramón y Cajal

Conversión Paramétrica a la Baja (del inglés Parametric Down Conversion) PR: Rotador de Polarización (del inglés Polarization Rotator)