Lecture de qubits supraconducteurs à l'aide d'amplificateurs opérant à la limite quantique // Superconducting qubit readout using a multi-stage quantum amplifier readout chain

Les processeurs quantiques supraconducteurs actuels, notamment ceux d'IBM et de Google, fonctionnent jusqu'à environ 20 mK mais restent limités en nombre de qubits, notamment par la difficulté à mesurer simultanément de nombreux qubits avec des chaînes de lecture compactes. Les amplificateurs cryogéniques conventionnels utilisent des semi-conducteurs dont la résistance électrique limite les performances. Ils sont alimentés en courant continu et nécessitent généralement un fonctionnement autour de 4 K pour dissiper la chaleur produite.

Le sujet de thèse consiste à concevoir de nouveaux amplificateurs cryogéniques paramétriques reposant sur des matériaux supraconducteurs afin de remplacer les amplificateurs à semi-conducteurs. Les dispositifs seront fabriqués dans la salle blanche du CEA-Leti, puis utilisés pour mesurer nos qubits supraconducteurs.
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The current available superconducting quantum processors (IBM, Google,…), operated at temperatures down to 20 mK (-273,13 °C), have a limited amount of quantum bits (qubits) because of the difficulty to have compact readout chains allowing to measure several qubits simultaneously. The current cryogenic amplifiers used for superconducting qubit readout are based on semiconductor technologies, which limits their performances because of their electrical resistance. Moreover, they are powered with DC-current and have to be operated at elevated temperature (4 K) to dissipate the heat they produce.

The topic of this PhD is to design a new kind of cryogenic amplifiers, called parametric amplifiers, based on superconducting materials in order to replace semiconductor-based ones. The designed amplifier will be fabricated in the industrial-grade cleanroom of CEA-Leti, and further used to measure our superconducting qubits.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Composants Silicium (LETI)
Service : Service des Composants pour le Calcul et la Connectivité
Laboratoire : Laboratoire des Dispositifs Quantiques
Date de début souhaitée : 01-10-2027
Ecole doctorale : Ecole Doctorale de Physique de Grenoble (EdPHYS)
Directeur de thèse : LEFLOCH François
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/IRIG//PHELIQS
URL : https://scholar.google.com/citations?user=kTFlCCAAAAAJ&hl=fr&oi=ao

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Composants Silicium (LETI)
Service : Service des Composants pour le Calcul et la Connectivité

Master 2 Quantum Engineering