Contrôle et caractérisation d’un qubit singulet-triplet entraîné par l’interaction spin-orbite dans le silicium

Les spins dans les semi-conducteurs sont d’excellents candidats pour l’implémentation d’un ordinateur quantique universel puisqu’ils sont compacts, peuvent être opérés à des températures relativement élevées, ont le potentiel d’atteindre des temps de cohérence très longs, et peuvent être combinés avec d’autres technologies quantiques pour former des systèmes hybrides. En particulier, les dispositifs fabriqués en silicium isotopiquement enrichi offrent des fidélités accrues et ont un processus de fabrication compatible avec les techniques utilisées dans les fonderies CMOS. Cette thèse étudie un qubit singulet-triplet confiné dans une boîte quantique double en silicium isotopiquement enrichi. Dans la première partie, cette thèse montre comment caractériser et ajuster la double boîte pour atteindre le régime de contrôle désiré. Une méthode numérique est développée pour trianguler la position des boîtes quantiques et des donneurs implantés dans le substrat. Un nouveau modèle permettant de prédire les taux tunnel en fonction des voltages de grille est également proposé, puis vérifié expérimentalement. Dans la deuxième partie, cette thèse montre comment implémenter le contrôle résolu en temps d’un qubit singulettriplet entraîné par l’interaction spin-orbite. Deux méthodes différentes permettant d’implémenter des rotations arbitraire sur un qubit sont démontrées : la méthode pulsée (DC) et la méthode résonante (AC). Il est montré que le régime où le qubit est fortement entraîné peut être atteint à l’aide de ces portes résonantes. Finalement, la tomographie d’ensemble de portes (gate set tomography) est utilisée pour comparer ces deux types de portes logiques. Les résultats semblent indiquer que les portes résonantes sont de plus haute fidélité que les portes pulsées, et cela malgré le fait qu’elles soient plus lentes et qu’elles aient un facteur de qualité plus petit que ces dernières. Ces travaux sont les premiers à utiliser cette méthode tomographique pour caractériser des rotations autour de deux axes non-orthogonaux.

Name thesis:degree_name

Ph. D.

Level thesis:degree_level

Doctorat

Discipline thesis:degree_discipline

Physique

Grantor dc:publisher

Université de Sherbrooke

Year dc:date.issued

2021

Author dc:creator

• Bureau-Oxton, Chloé

Advisors dc:contributor.advisor

• Pioro-Ladrière, Michel
• Luhman, Dwight R.

• Informatique quantique
• Tomographie d’ensemble de portes
• Donneurs
• Boîtes quantiques
• Silicium
• Couplage spin-orbite
• Qubits singulet-triplet
• Quantum computing
• Gate set tomography
• Donors
• Quantum dots
• Silicon
• Spin-orbit coupling
• Singlet-triplet qubits

Licence dc:rights.uri

• http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ca/

Language dc:language.iso

en

Handle dc:identifier.uri

http://hdl.handle.net/11143/18614

OAI identifier oai:identifier

oai:usherbrooke.scholaris.ca:11143/18614