Pour faire gagner en maturité ces architectures, l’utilisation de cryostats en circuit fermé est indispensable car ces derniers permettent de s’affranchir des contraintes logistiques liées à l’hélium liquide qui plus est dans un contexte géopolitique troublé. Ils permettent d’atteindre couramment une température de 3K, mais avec des puissances de froid limitées et des niveaux de vibration importants. La faible puissance de froid oblige à restreindre la puissance optique des faisceaux permettant la programmation par SHB, et donc le contraste des structures gravées et/ou le nombre d’ions préparés, sous peine de chauffer le cristal et de dégrader ses propriétés de cohérence. Les vibrations provoquent quant à elles des déplacements incontrôlés des raies atomiques, ce qui conduit aussi à une perte de cohérence.

Si les vibrations peuvent être fortement atténuées dans les cryostats en circuit fermé par des dispositifs de découplage mécanique (lien souple, suspension, gaz d’échange), cela se fait souvent au prix d’une réduction de la puissance de froid déjà limitée, avec des conséquences encore mal maîtrisées sur les architectures envisagées.

A l’Institut Langevin, nous souhaitons étudier en profondeur l’impact de l’utilisation des cryostats en circuit fermé sur les performances des architectures relevant des technologies quantiques basées sur des matériaux dopés terre rare, en s’intéressant plus spécifiquement aux problèmes de décohérence associés à l’échauffement des échantillons.

Le stage, principalement expérimental, aura pour but de comprendre les aspects statiques et dynamiques de l’échauffement des cristaux dopés, en mettant en oeuvre une méthode originale de mesure de la température dans le volume du cristal par spectroscopie SHB.