Technologies de surface pour augmenter le temps de cohérence des Qubits supraconducteurs // Surface technologies for enhanced superconducting Qubits lifetimes

Les défauts des matériaux dans les circuits quantiques supraconducteurs, en particulier les défauts de type systèmes à deux niveaux (TLS), sont une source majeure de décohérence, limitant ainsi les performances des qubits. Par conséquent, identifier l'origine microscopique des défauts TLS potentiels et développer des stratégies pour les éliminer est essentiel pour améliorer les performances des qubits supraconducteurs. Ce projet propose une approche originale qui combine la passivation de la surface du supraconducteur avec des films déposés par dépôt de couches atomiques (ALD), qui possèdent intrinsèquement des densités de défauts TLS plus faibles, ainsi que des traitements thermiques conçus pour dissoudre les oxydes natifs présents initialement. Ces couches de passivation seront testées sur des résonateurs 3D en Nb, puis implémentées dans des résonateurs 2D et des qubits afin de mesurer leur temps de cohérence. Le projet effectuera également des études systématiques des matériaux en utilisant des techniques de caractérisation complémentaires pour corréler les améliorations des performances des qubits avec les modifications chimiques et cristallines de la surface.
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Materials imperfections in superconducting quantum circuits—in particular, two-level-system (TLS) defects—are a major source of decoherence, ultimately limiting the performance of qubits. Thus, identifying the microscopic origin of possible TLS defects in these devices and developing strategies to eliminate them is key to superconducting qubit performance improvement. This project proposes an original approach that combines the passivation of the superconductor’s surface with films deposited by Atomic Layer Deposition (ALD), which inherently have lower densities of TLS defects, and thermal treatments designed to dissolve the initially present native oxides. These passivating layers will be tested on 3D Nb resonators than implemented in 2D resonators and Qubits and tested to measure their coherence time. The project will also perform systematic material studies with complementary characterization techniques in order to correlate improvements in qubit performances with the chemical and crystalline alteration of the surface.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service : Département des Accélérateurs, de Cryogénie et de Magnétisme
Laboratoire : Laboratoire d’Intégration et Développement des Cavités et Cryomodules
Date de début souhaitée : 01-01-2026
URL : https://scholar.google.com/citations?user=-pplpWEAAAAJ&hl=fr&oi=ao

Financement public/privé

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service : Département des Accélérateurs, de Cryogénie et de Magnétisme

Engineering degree or a Master’s degree (or equivalent) in Physics, Materials Science or Quantum Engineering