Lucas Verney

Thèse de doctorat

Circuits Josephson quantiques en présence de champs forts (2019)

Dans cette thèse, nous étudions le comportement de circuits Josephson sous l’action de champs microondes forts. Les circuits Josephson dans le régime quantique sont une brique pour émuler une variété d’hamiltoniens, utiles pour traiter l’information quantique. Nous étudions ici le transmon, constitué d’une jonction Josephson et d’un condensateur en parallèle. À travers des simulations numériques et en comparant aux résultats expérimentaux, nous montrons que ces champs conduisent à une instabilité qui envoie le circuit sur des états qui ne sont plus confinés par le potentiel Josephson en cosinus. Quand le transmon occupe de tels états, le circuit se comporte comme si la jonction avait été remplacée par un interrupteur ouvert et toute non-linéarité est perdue, ce qui se traduit par des limitations sur les amplitudes maximales des hamiltoniens émulés. Dans une deuxième partie, nous proposons et étudions un circuit alternatif basé sur un transmon avec une inductance en parallèle, qui fournit un confinement harmonique. La dynamique de ce circuit est stable et bien capturée par un modèle moyennisé qui fournit alors un outil pratique pour l’analyse analytique ou les simulations rapides. Nous avons développé un nouvel outil de simulations modulaire et basé sur la théorie de FloquetMarkov pour permettre de simuler facilement d’autres circuits Josephson en évitant les limitations des analyses perturbatives. Enfin, nous étudions les propriétés d’une version asymétrique du Josephson Ring Modulator, un circuit actuellement utilisé pour l’amplification et la conversion, comme source de non-linéarité pour émuler les hamiltoniens d’interaction à deux et quatre photons requis pour l’encodage de l’information quantique sur des états de chats de Schrödinger.

Thèmes de recherche

• Informatique quantique
• Qubits supraconducteurs
• Simulations numériques

Principales publications

• Verney, L., Pitaevskii, L., & Stringari, S. (2015). Hybridization of first and second sound in a weakly interacting Bose gas. Europhysics Letters, 111(4), 40005, https://arxiv.org/abs/1506.06690
• Lescanne, R., Verney, L., Ficheux, Q., Devoret, M. H., Huard, B., Mirrahimi, M., & Leghtas, Z. (2019). Escape of a driven quantum Josephson circuit into unconfined states. Physical Review Applied, 11(1), 014030, https://arxiv.org/abs/1805.05198
• Verney, L., Lescanne, R., Devoret, M. H., Leghtas, Z., & Mirrahimi, M. (2019). Structural instability of driven josephson circuits prevented by an inductive shunt. Physical Review Applied, 11(2), 024003, https://arxiv.org/abs/1805.07542