Quantip
Région Ile de France

Équipe
SUPRA

Laboratoire

Laboratoire Albert Fert

1 avenue Augustin Fresnel, 91767 Palaiseau

Responsable

Javier VILLEGAS

Membres permanents

  • Javier VILLEGAS

  • Javier BRIATICO

  • VincentHUMBERT

  • Santiago CARREIRA

  • Juan TRASTOY

  • Salvatore MESORACA

  • Julien KERMORVANT

Site Internet

Les activités de l’équipe SUPRA du Laboratoire Albert Fert se structurent autour de plusieurs axes de recherche que sont les capteurs quantiques et dispositifs supraconducteurs pour les technologies de l’information, le traitement des signaux et l’imagerie médicale, ainsi que l’étude des supraconducteurs non-conventionnels et des nouveaux systèmes hybrides supraconducteurs.

L’activité sur les hybrides structures artificielles (hétérostructures, jonctions), dans desquelles les supraconducteurs sont combinés à d’autres type de matériaux (métaux ordinaires, ferroïques, matériaux de Dirac comme le graphène, semi-conducteurs conventionnels), cherche à comprendre les effets de proximité, le confinement et les interactions aux interfaces. La finalité ultime est de maitriser et exploiter ces interactions afin de développer de nouvelles applications et dispositifs quantiques. Cette activité amont enrichi ainsi un domaine d’activité majeur et historique au sein de l’équipe et du laboratoire, notamment le développement de technologies quantiques basées sur les supraconducteurs à haute température critique, notamment pour l’électronique supraconductrice, le traitement de signaux (antennes quantiques), ou les capteurs quantiques pour l’imagerie médicale.

Juan TRASTOY, 2022, Détaille du capteur quantique SQUIF ultrasensible à base de jonctions Josephson HTc réalisé au LAF

 

Équipe
Light and MEchanics

Laboratoire

Matériaux et Phénomènes Quantiques (MPQ)

UMR 7162
10 rue A. Domon et L. Duquet
75013 Paris 

Responsable

Ivan FAVERO

Membres permanents

  • Chérif BELACEL

  • Adrien BORNE

  • Ivan FAVERO

  • Ilan SHLESINGER

Activité scientifique

Équipe
Acoustique et optique pour les nanosciences et le quantique (ACONIQUE)

Laboratoire

INSP

Institut des NanoSciences de Paris
UMR 7588
Sorbonne Université , case 840
4 place Jussieu
75252 Paris Cedex 05

Responsable

Agnès MAITRE

Membres permanents

  • Pauline Rovillain

  • Agnès Maître

  • Daniel Garcia Sanchez

Site Internet

Activité scientifique

Nous développons un nouveau dispositif quantique électromécanique susceptible de fournir un contrôle complet de l’état quantique d’un résonateur mécanique macroscopique en combinant une micro-cavité phononique à un qubit superconducteur. Nous espérons obtenir un fort taux de couplage qubit-phonon pour la réalisation d’opérations quantiques élémentaires. Cela aura d’importantes applications dans le domaine de l’information et des détecteurs quantiques.

Nous étudions des nano-émetteurs individuels, des boîtes quantiques ou nanoplaquettes individuelles dont le diamètre est inférieur au rayon de Bohr. Elles émettent des photons uniques et nous modifions les caractéristiques de leur émission en les plaçant dans des antennes plasmoniques. Sous forte excitation de multiexcitons radiatifs et responsables de l’élargissement spectral de l’émission. Nous étudions les phénomènes de couplage fort quand ces émetteurs sont placés dans des cavités plasmoniques.

Pour caractériser une nanosource de photons uniques, la méthode classique de microscopie confocale de fluorescence consiste à les étudier un par un successivement, ce qui est très long. Dans le cadre d’un projet de valorisation, nous développons un instrument permettant de caractériser en parallèle un grand nombre d’émetteurs et donc de gagner en efficacité. Cet instrument est basé sur l’association de la microscopie confocale de fluorescence et d’une camera SPAD.

Équipe
Nano THz

Laboratoire

LPENS

Laboratoire de Physique de l’Ecole Normale Supérieure (UMR 8023),
75005 Paris

Responsable

Sukhdeep DHILLON

Membres permanents

  • Louis-Anne DE VAULCHIER

  • Sukhdeep DHILLON

  • Juliette MANGENEY

  • Jérôme TIGNON

Site Internet

Activité scientifique

La gamme spectrale Térahertz (THz) a connu des développements importants depuis la dernière décennie et offre aujourd’hui de nouvelles possibilités pour les technologies quantiques. Des travaux récents démontrant des mesures des fluctuations ultra-rapides du vide et du contrôle d’états propres orbitaux multiples illustre ce fort potentiel des ondes THz pour l’information quantique. L’équipe NanoTHz s’intéresse aux effets physiques quantiques fondamentaux dans les nanostructures semi-conductrices, et leurs applications aux technologies quantiques THz et Moyen-Infrarouge. Nos activités de recherche concernent en particulier :

La génération de peignes de fréquence dans le moyen infrarouge et le THz par des lasers à cascade quantique et à cascade interbande. Ces peignes de fréquence offrent de nouveaux moyens de générer des états complexes de lumière non-classique pour des applications en communication quantique.

–    L’étude fondamentale de nouvelles phases quantiques de la matière condensée par magnéto-optique, le magnéto-transport et spectroscopie THz nonlinéaire en vue de réaliser une nouvelle génération de matériaux quantiques. Ces techniques sont utilisées pour la compréhension des propriétés fondamentales de la matière de Dirac et des phases topologiques de la matière condensée.

–    La détection quantique THz et la génération d’état non-classiques de lumière THz par des boîtes quantiques semiconductrices en cavité. Nos études concernent en particulier les boîtes quantiques à base de matériaux 2D et de nanocristaux. Nous explorons différents régimes de couplage lumière-matière allant du couplage faible au couplage ultra-fort.

GTI QCL schema

David Darson

Figure : Dispositif nano-terahertz étudié par spectroscopie THz à résolution temporelle ultra-rapide
(Crédits photo : David DARSON).

Équipe
Métrologie des fréquences optiques

Laboratoire

SYRTE

UMR8630
Observatoire de Paris
77, avenue Denfert Rochereau
75014 Paris

Responsable

Sébastien Bize

Membres permanents

  • Ouali Acef

  • Sébastien Bize

  • Bess Fang

  • Yann Lecoq

  • Rodolphe Le Targat

  • Jérôme Lodewyck

  • Pau-Éric Pottie

Site Internet

Activité scientifique

Les thèmes de recherche actuels sont :

Figure : Piège magnéto-optique dans une horloge à réseau optique strontium. On observe environ 106 atomes froids à quelques mK.

Équipe
Matériaux semiconducteurs pour les technologies quantiques

Laboratoire

Groupe d'étude de la matière condensée (GEMaC)

UMR 8635
45, avenue des Etats-Unis
78 035 Versailles Cedex

Responsable

Julien Barjon

Membres permanents

  • Christophe ARNOLD

  • Julien BARJON

  • Rémi GILLET

  • Thierry KOCINIEWSKI

  • Marie-Amandine PINAULT-THAURY

  • Ingrid STENGER

Site Internet

Activité scientifique

L’équipe mène ses recherches sur les matériaux semiconducteurs à grande bande interdite, cubique 3D (diamant) et lamellaire 2D (hBN). Notre approche associe une activité de fabrication de cristaux et l’étude physique de leurs défauts ponctuels. Nous cherchons à cerner l’impact du matériau sur les performances des centres colorés utilisés dans les technologies quantiques. Il s’agit par exemple de stabiliser l’état de charge du centre NV du diamant portant un spin, ou d’activer localement sous faisceau d’électrons le centre bleu de hBN. Des diagnostiques spectroscopiques et physico-chimiques des défauts ponctuels sont développés (cathodoluminescence, SIMS) pour qualifier le niveau de pureté requis pour les technologies quantiques.

surface du diamant

Figure : Surface du diamant co-dopé NV et phosphore fabriqué au GEMaC,
vue au microscope électronique à balayage
Crédits : Julien BARJON, 2023.

Équipe
Laboratoire de Physique des Matériaux et des Surfaces

Laboratoire

Laboratoire de Physique des Matériaux et des Surfaces (LPMS)

Université CY Cergy Paris, CEA LIDYL
5 mail Gay Lussac
95031 Neuville sur Oise

Responsable

Mary DE FEUDIS

Membres permanents

  • Mary DE FEUDIS 

  • Olivier HECKMANN

  • Karol HRICOVINI

  • Christine RICHTER

  • Eric SOMSON 

Site Internet

Activité scientifique

Le LPMS est un laboratoire dans la physique expérimentale et quantique. Nous réalisons des expériences visant à comprendre les phénomènes élémentaires en surface et aux interfaces. Le but est d’explorer comment la structure électronique détermine les propriétés des matériaux. Notre outil d’analyse principal est la photoémission résolue en angle, temps, et spin, qui est l’une des techniques les plus puissante pour analyser la structure électronique et magnétique des matériaux.

Plus récemment nous avons ouvert deux nouveaux thèmes de recherche dans le domaine des technologies quantiques en collaboration avec les laboratoires LuMIn et LSPM du réseaux DIM QuanTIP. Il s’agit du développement et exploitation des nanoparticules de diamant contenant des centres colorés SiV et GeV dans la mise au point de capteurs quantiques pour la physique des hautes pressions et l’imagerie à très haute résolution ; ainsi que le développement des capteurs quantiques entièrement en carbone (couche de diamant avec des contacts électriques graphitiques) pour la détection de l’état de spin électronique des centres NV.

Équipe
Spectroscopie Atomiques aux Interfaces (SAI)

Laboratoire

Laboratoire de Physique des Lasers (LPL)

UMR7538
99 Av. J-B Clément
93430, Villetaneuse

Responsable

Athanasios LALIOTIS

Membres permanents

  • Isabelle MAURIN

  • Daniel BLOCH

  • Martial DUCLOY

Site Internet

Activité scientifique

L’équipe spectroscopie atomique aux interfaces (SAI) a développé des techniques pour sonder des gaz atomiques et moléculaires proches des surfaces diélectriques. En utilisant ces outils, l’équipe effectue des expériences fondamentales liées à l’électrodynamique quantique en cavité et notamment à l’effet Casimir-Polder (modification des niveaux d’énergie et du taux d’émission spontanée des atomes en champ proche d’une surface diélectrique). Un de nos projets actuels vise à sonder des atomes de Rydberg confinés dans des cellules nanométriques afin d’étudier leurs interactions avec les parois, ainsi qu’avec leurs voisins (interactions interatomiques). Les cellules minces sont des plateformes simples qui permettent d’exploiter la sensibilité des atomes de Rydberg aux champs externes afin de fabriquer des capteurs quantiques. L’équipe SAI étudie aussi des gaz moléculaires confinés aux dimensions sub-longueurs d’onde. Le but de ces expériences est de sonder des interactions Casimir-Polder avec des objets quantiques de géométrie complexe (afin d’étudier des effets fins comme l’anisotropie de l’interaction molécule-surface), ainsi que de fabriquer des références de fréquences simples compactes en utilisant l’effet Dicke cohérent.

 

SAI_PhotoQuantip

Athanasios Laliotis, laliotis@univ-paris13.fr

Figure : Un faisceau laser vert (λ=512nm) résonant, sonde des atomes de Rydberg confinés dans une cellule mince d’épaisseur nanométrique variable entre 40-1000nm
(Athanasios LALIOTIS, 2023).

Équipe
Processeurs atomiques

Laboratoire

Institut Langevin (IL)

UMR 7587
1 rue Jussieu
75005 PARIS

Responsable

Anne LOUCHET-CHAUVET

Membres permanents

  • Anne LOUCHET-CHAUVET

Site Internet

Activité scientifique

De par leur structure électronique particulière, les ions de terre rare en matrice cristalline possèdent des propriétés spectroscopiques uniques à basse température. Combinant une largeur inhomogène de plusieurs dizaines de GHz et une résolution spectrale en général très inférieure à 1MHz, capables par ailleurs de mémoriser à l’échelle de la microseconde un profil spectral pendant des temps qui peuvent atteindre plusieurs jours, ces matériaux peuvent être utilisés comme processeurs optiques programmables pour une grande variété d’applications.

L’équipe « Processeurs atomiques » conçoit et développe des architectures originales basées sur les cristaux dopés terre rare, qui permettent de répondre à différents enjeux du traitement de signaux aussi bien classiques que quantiques. Les applications envisagées concernent la surveillance électromagnétique, l’imagerie ou la communication en milieu complexe, ou la mise au point d’un capteur quantique pour la mesure de vibrations. Tous ces travaux sont sous-tendus par un effort continu de caractérisation et de compréhension des mécanismes de décohérence rencontrés dans ces systèmes, qui peuvent impacter les performances des différentes architectures envisagées.

IL, Processeurs Atomiques

Figure : Cristal de Tm:YAG refroidi à 1.5K, prêt pour des expériences de spectroscopie haute résolution sous champ magnétique.
Anne LOUCHET-CHAUVET, 2015.

Équipe
Multimode quantum optics

Laboratoire

Laboratoire Kastler Brossel (LKB)

UMR 8552
4 place Jussieu
75005 PARIS

Responsable

Nicolas TREPS

Membres permanents

  • Claude FABRE (em.)

  • Valentina PARIGI

  • Nicolas TREPS

  • Mattia WALSCHAERS

Site Internet

Activité scientifique

L’optique quantique, en tant qu’enfant de l’optique et de la mécanique quantique, a hérité d’une double linéarité : celle des équations de Maxwell, qui utilisent les modes optiques comme base des solutions, et celle de l’équation de Schrödinger, qui utilise les bases des états quantiques. Considérer ces deux bases sur un pied d’égalité et adapter les champs quantiques non seulement dans des modes donnés, mais aussi en optimisant les formes spatio-temporelles des modes dans lesquels l’état est défini, ouvre de larges perspectives pour traiter les états quantiques complexes. Notre objectif est d’explorer et de caractériser théoriquement les états quantiques qui s’étendent sur de nombreux modes optiques (de plusieurs dizaines à plusieurs milliers) et de nombreux états de base de l’espace de Hilbert, afin de démêler leurs propriétés intrinsèques et de trouver des témoins optimisés de différentes propriétés telles que l’intrication multipartite. Nous étudions également l’utilisation d’états multimodes optimisés pour repousser les limites quantiques de l’estimation multiplexée de paramètres physiques et pour augmenter la capacité des canaux de communications optiques.

Francesca SANSAVINI, LKB (2021)

Figure : Les membres de l’équipe optique quantique multimode fin 2021 (Francesca SANSAVINI, 2021).