Amélioration de la compréhension de l'origine du bruit dans les dispositifs quantiques // Understanding the origin of charge noise in quantum devices

Grâce à de solides collaborations entre les équipes de plusieurs instituts de recherche et les infrastructures de salle blanche du CEA-LETI, Grenoble a été un pionnier dans le développement de dispositifs à qubits de spin en tant que plateforme pour l’informatique quantique. La durée de vie de ces qubits de spin est très sensible aux fluctuations de leur environnement électrique, connues sous le nom de bruit de charge. Ce bruit de charge dans les dispositifs à qubits de spin provient potentiellement d’événements de piégeage/dépiégeage au sein des matériaux amorphes et défectueux (par exemple, SiO2, Si3N4). Ce sujet de doctorat vise à mieux comprendre l’origine de ce bruit par des simulations numériques et à orienter le développement de dispositifs quantiques vers des niveaux de bruit plus faibles et des qubits de meilleure qualité.

L’objectif de ce sujet est d’améliorer la compréhension du bruit dans les dispositifs à qubits de spin grâce à des simulations multi-échelles allant de l’échelle atomistique à celle du dispositif. Le doctorant utilisera les codes développés au CEA pour la modélisation numérique des qubits de spin et exploitera les capacités de calcul intensif pour réaliser les simulations. En fonction du profil et des intérêts du candidat, un travail de développement de code pourra être envisagé. Le travail impliquera également des collaborations avec des expérimentateurs afin de valider les méthodes de simulation et d’aider à l’interprétation des résultats expérimentaux.
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Thanks to strong collaborations between teams from several research institutes and the cleanroom facilities at CEA-LETI, Grenoble has been a pioneer in the development of spin qubit devices as a platform for quantum computing. The lifetime of these spin qubits is highly sensitive to fluctuations in the qubit's electrical environment, known as charge noise. Charge noise in spin qubit devices potentially originates from trapping/detrapping events within the amorphous and defective materials (e.g., SiO2, Si3N4). This PhD project aims to better understand the origin of this noise through numerical simulations, and guide the development of quantum devices towards lower noise levels and higher quality qubits.

The goal of this PhD position is to improve the understanding of noise in spin qubit devices through multi-scale simulations going from the atomistic to the device level. The PhD candidate will use codes developed at CEA for the numerical modeling of spin qubits and will leverage supercomputing facilities to perform the simulations. Depending on the candidate’s profile and interests, code development may be considered. The work will also involve collaborations with experimentalists to validate simulation methods and to aid in the interpretation of experimental results.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Composants Silicium (LETI)
Service : Service Caractérisation, Conception et Simulation
Laboratoire : Laboratoire de Simulation et Modélisation
Date de début souhaitée : 01-09-2026
Directeur de thèse : LI Jing
Organisme : CEA
Laboratoire : DRT/DCOS//LSM

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Composants Silicium (LETI)
Service : Service Caractérisation, Conception et Simulation

M2 en nanoscience/ physique / science matériaux