EP1690218A2 - Device for reinitialising a quantum bit device having two energy states - Google Patents

Device for reinitialising a quantum bit device having two energy states

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Publication number
EP1690218A2
EP1690218A2 EP04805408A EP04805408A EP1690218A2 EP 1690218 A2 EP1690218 A2 EP 1690218A2 EP 04805408 A EP04805408 A EP 04805408A EP 04805408 A EP04805408 A EP 04805408A EP 1690218 A2 EP1690218 A2 EP 1690218A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
quantum bit
value
bit device
resetting
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04805408A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Denis Vion
Daniel Esteve
Philippe Joyez
Hugues Pothier
Pierre-François ORFILA
Eddy Collin
Grégoire ITHIER
Cristian Urbina
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP1690218A2 publication Critical patent/EP1690218A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N10/00Quantum computing, i.e. information processing based on quantum-mechanical phenomena

Definitions

  • the subject of the present invention is a device for resetting a quantum bit device having two states
  • Quantum bit devices (hereinafter referred to as Qubits) can have very many physical supports: atoms or ions optically or electromagnetically controlled, polarized photons, nuclear spins electromagnetically controlled, integrated electronic devices including superconductors with Josephson junctions, or gas semiconductors two-dimensional electrons, etc. Regardless of these physical supports, a Qubit always constitutes a system with two distinct states noted here 1 0> and 1 1>.
  • depolarization that is to say the uncontrolled increase in the modulus of one of the amplitudes of probability in favor of the modulus of the other.
  • depolarization is an excitation or a relaxation of the energy of the Qubit.
  • the relaxation of energy is an intrinsically random process characterized by a characteristic time Ti called relaxation time. This relaxation time is defined as the average time it takes for the Qubit initially prepared in state 1 1> to be found in state 1 0>.
  • the second way of losing control over the amplitudes of probabilities corresponds to the appearance of a random phase shift between the states
  • 1> is in fact replaced by a partially random evolution of the type a (t)
  • the Qubit must maintain a coherent evolution for as long as possible. Before any registration operation on a Qubit, it is necessary to place it in a reference state which is generally its fundamental state
  • this reinitialization operation is carried out by simply waiting, during a period of time equal to a few times the relaxation time Ti, for the Qubit to relax towards the state I0> with a very high probability. .
  • Such a reset can be very slow since the very functioning of a Qubit requires maintaining its quantum coherence for as long as possible, and therefore having a relaxation time T
  • the more efficient a Qubit the longer the relaxation time Ti and the longer its reset becomes.
  • the invention aims precisely to solve this problem of slow reinitialization, and to allow an efficient Qubit to be reinitialized quickly, without significant degradation of its ability to evolve in a coherent manner.
  • the Qubit with two energy levels can be reset by a temporary increase in its probability of relaxation, obtained in whole or in part by temporary coupling to a dissipative device capable of absorbing its energy. of transition.
  • the Qubit with two energy levels can be reinitialized by a change in its transition frequency so as to couple it to a system having at least one degree of freedom including the quantum spectral density. to the Qubit transition frequency is high.
  • ⁇ E 01 Ei - Eo of the quantum bit device when it is brought to the value ⁇ E ' 0 ⁇ equal to or close to the value ⁇ E in v of the absorption peak.
  • the second means of the invention allow either to reduce to an extremely low value the coupling of the Qubit with its environment, in order to minimize the decoherence effect of this environment, to increase the relaxation time Ti to a very large value and to allow the Qubit to evolve in a coherent manner, either to couple the Qubit with its environment, in order to maximize decoherence by relaxation, that is to say to decrease the relaxation time Ti to a very low value, and to quickly reset the Qubit in the state
  • the second means comprise means generating specific reset instructions, these instructions being applied to the usual means for adjusting the quantum bit device, so as to temporarily bring the transition energy ⁇ E 0 ⁇ to the value ⁇ E ' 0 ⁇ equal to or close to the value ⁇ E in v of the absorption peak.
  • the specific reset instructions can then have a particular value chosen outside the ranges used when the Qubit is allowed to evolve in a coherent manner, but this is not compulsory.
  • the second means comprise specific means for adjusting the operating parameters of the quantum bit device, acting directly on the transition energy of the quantum bit device to temporarily bring the transition energy ⁇ E 0 ⁇ to a value ⁇ E ' 0 ⁇ equal to or close to the value ⁇ E in v of the absorption peak, independently of the setting of the operating parameters of the quantum bit device as chosen to make it evolve in a coherent manner. Only the fundamental characteristics of a Qubit with two energy levels being implemented, the invention is applicable to any Qubit of this type, whatever its technology of realization . According to a first preferential embodiment technology, these
  • Qubits are electric, with Josephson superconducting junctions. Their coherent evolution can be ensured by construction by minimizing their number of degrees of freedom, by conferring on these Qubits certain properties of symmetry described further on in the rest of the present application, and by adjusting the external parameters controlling their transition frequency.
  • the electric Qubit comprises a physical support having a quantum behavior constituted by an integrated electronic superconducting device produced using a Cooper pair box with two Josephson junctions provided with a writing circuit comprising a gate electrode, a reading circuit comprising a Josephson reading junction, of Josephson energy substantially greater than that of the Josephson junctions of the Cooper box, and magnetic means capable of adjusting the phase du Qubit, in accordance with the article published in the journal Science 1069372 of May 04, 2002 "Manipulating the Quantum State of an Electrical Circuit" by D. Vion, A. Aassime, A. Cottet, P. Joyez, H. Pothier, C Urbina, D. Esteve, MH Devoret.
  • Such a circuit is read by the application of a current pulse capable of switching the voltage of the Josephson read junction.
  • the superconducting loop of such a Qubit is constructed in such a way that its transition frequency voi can be adjusted to a stationary value with respect to the external parameters and disturbances, condition that one seeks to write information in the Qubit or let it evolve consistently.
  • This adjustment is in practice produced by generating, using a magnetic loop located nearby, an adjustable magnetic flux acting on the ⁇ phase of the Qubit.
  • the read circuit independent of the write circuit, is galvanically connected to the Qubit's superconductive loop.
  • the first dissipative means of the reset device according to the invention comprise a dissipative device which is typically produced by a resonant circuit provided with a resistive element. More precisely, it can be achieved by the voluntary introduction of a resonance in the electrical reading circuit of the Qubit, the frequency of which is far from the value which the transition frequency of the Qubit takes when the latter is stationary with respect to -vis control parameters, but can be temporarily taken by the Qubit transition frequency during a reset.
  • the second means or coupling means can include a generator of control signals which are applied to the adjustment means specific to the Qubit, for example: - a current pulse of specific value applied to the magnetic coil (preferential realization of the magnetic adjustment means) acting on the phase ⁇ of the Qubit . - a specific value of current pulse applied to the usual control means that constitutes the read circuit.
  • the value of the magnetic flux in the superconductive loop and / or of the current in the read junction will be chosen one (s) value (s) which are never taken during nominal operation.
  • the current in the read junction this may for example take during the reinitialization phase a value of sign opposite to the sign of the current pulse used for reading the state of the Qubit.
  • all the means for adjusting the parameters acting on this circuit are capable of constituting the reset means, provided that specific input quantities are applied to them.
  • the operation is then as follows in the case of a command generating a current pulse in the reading circuit: - when one wants to write an information in the Qubit or let it evolve in a coherent way, one regulates the magnetic flux passing through the Qubit's superconductive loop and the current of the read junction so that the Qubit's transition frequency takes on its stationary value.
  • you want to reset the Qubit you generate a reading current pulse temporarily bringing the Qubit transition frequency to the value equal to or very close to the value of the frequency of the voluntarily introduced resonance.
  • These coupling means can also be means specific to the reset device, such as for example second magnetic means (for example produced by a magnetic coil) acting on the ⁇ phase of the Qubit, a second coupling grid of the box with pairs of Cooper, a second loop passing through the Josephson reading junction and capable of sending a current pulse of an amplitude corresponding to a high probability of Qubit decoherence, etc.
  • second magnetic means for example produced by a magnetic coil
  • a second coupling grid of the box with pairs of Cooper a second loop passing through the Josephson reading junction and capable of sending a current pulse of an amplitude corresponding to a high probability of Qubit decoherence, etc.
  • the operation is deduced with obviousness from the previous case.
  • the value of the magnetic flux in the superconductive loop and / or of the current in the read junction will be chosen one (s) value (s) which are never taken during nominal operation.
  • the Qubits can have for physical support an atom or an ion, whose energetic state changes under the effect of the absorption or the emission of a photon of frequency voi corresponding to the energy of Qubit transition. Maintaining coherence can be ensured for example by placing this atom (rsp. Ion) in an electromagnetic cavity small enough so that it cannot absorb any photon at the frequency v 01 .
  • the reset device according to the invention consists, for example, in moving this atom (rsp. Ion) out of this cavity using appropriate electromagnetic fields so that it can spontaneously de-energize.
  • the atom rsp. Ion
  • the second means of the device according to the invention include means capable of varying the probability that the atom or ion absorbs energy, and more particularly, these means modify the dimensions of the space in which the atom or ion is confined.
  • the first dissipative means of the device according to the invention are then constituted by the new dissipative space into which the atom or the ion is brought.
  • the Qubits can have for physical support a quantum dot produced in a two-dimensional electron gas, controlled by grid electrodes on or under the surface of this gas.
  • the two energy states corresponding to the two Qubit states are generally two electronic states of the quantum dot separated by a transition energy ⁇ E 0 - ⁇ .
  • the first dissipative means comprise a resonant electrical circuit provided with a resistive component, placed in the circuit of at least one gate electrode, and the second means comprise a field source. magnetic or grid voltage sources to apply a specific value of the grid voltage to the grid electrodes, in order to vary the size of the quantum dot so as to bring the transition energy ⁇ E01 to a value ⁇ E ' 0 ⁇ equal at or near the value ⁇ E env of an absorption peak of the electric circuit controlling at least one of the electrodes defining the geometry of the quantum dot.
  • - Figure 1 represents the block diagram an electronic Qubit based on Josephson junctions, of the Quantronium type
  • - Figure 2 is a three-dimensional diagram illustrating the choice of the operating point of a quantum bit device according to the invention
  • - Figure 3 shows examples of timing diagrams of signals involved in the manipulation or measurement of states measurements of a quantum bit device according to the invention
  • - Figure 4A shows the temporal representation of a reading current pulse applied to Quantronium after it has been prepared in the state
  • - Figure 4B shows the variation in the probability that the Quantronium is measured in the state M>, as a function of the current of the plateau placed on the rising edge of the read pulse, with a duration of the plateau which is here fixed at 100
  • an electrical Qubit is a superconductive electrical circuit produced using a box of pairs of Cooper with two Josephson junctions, a write circuit comprising a gate electrode, a read circuit comprising a Josephson read junction, of Josephson energy substantially greater than that of the Josephson junctions of the Cooper pair box , and magnetic means capable of adjusting the phase of the Qubit, in accordance with the article published in the journal Science 1069372 of May 04, 2002 "Manipulating the Quantum State of an Electrical Circuit" by D. Vion, A. Aassime, A. Cottet , P. Joyez, H. Pothier, C. Urbina, D.
  • Such a circuit which will hereinafter be called Quantronium, is usually read by the application of a current pulse capable of switching the Josephson read junction.
  • Quantronium is usually read by the application of a current pulse capable of switching the Josephson read junction.
  • a) it comprises a superconducting island between two Josephson 101, 102 junctions of comparable Josephson EJI and Ej 2 energy, these junctions being included in a type S superconducting loop, the loop being constructed in such a way that the transition frequency of the Qubit can be electrically adjusted to a stationary value of the external parameters and disturbances
  • the preferred implementation of the invention comprises, in addition to points a) to e), the following points which appear in FIG. 5: f) a dissipative device 21, exhibiting dissipation only at one or a few specific frequencies, far from the nominal transition frequency of Quantronium (typically a few GHz) or its multiples or sub-multiples. It is generally carried out for example using a resonant circuit provided with a resistive element. This circuit 21, placed at the terminals of the Josephson reading junction 105, is represented diagrammatically in FIGS.
  • an RLC circuit comprising a resistor 157, the value of which is not a construction imperfection but chosen voluntarily to a value capable of dissipating the energy of the Quantronium, a capacitor 159 and an inductor 158.
  • the entire electrical circuit of a Quantronium is designed in such a way that its structure and operation are as symmetrical as possible.
  • the Qubit is able to be placed in operating conditions which promote the maintenance of its consistency. These operating conditions which promote the maintenance of the coherence of the Qubit which is the subject of the invention are: 1) prior to its use and during the manipulation of the quantum state, the electrical adjustment of the transition frequency of the two quantum states to a stationary value with respect to the direct voltage V g applied to the capacitor 103 of capacitance C g on the electrode 131 not belonging to the charge island, and with respect to the magnetic flux passing through the Qubit , 2) during the writing phases (manipulation of the quantum state), the cancellation of all the currents flowing in the loop of the Qubit proper, this by a particular combination of a magnetic flux and a current in the read junction 105, 3) the read circuit is not permanently activated but only at certain times determined by read pulses l b .
  • the charge island can, through the capacitor 103 of capacitance C g which is connected to it, be polarized in charge. This is done by applying to the electrode 131 of the capacitor 103 not belonging to the island, a superposition: of a DC bias voltage V g which in practice determines the resonance frequency of the loop that constitutes the Qubit. of a sequence of voltage oscillations u (t) at this resonant frequency, their amplitude and their number allowing the Qubit to be placed in a coherent superposition a
  • the Josephson junctions 101, 102 delimiting the island of charges are chosen so that their Josephson Ej energy is close to their Coulomb Ec energy.
  • each of them has an electrode that is part of the superconducting island, and an electrode that is not part of it. Between the electrodes of each of these junctions which do not belong to the island, the phase difference ⁇ imposed by the reading current pulse causes currents which depend on its state to flow in the Qubit loop.
  • These two Josephson junctions 101, 102 are chosen such that their energy Ej is very close to their energy E c , which is generally achieved for junctions of very small dimensions.
  • the Josephson energies Ej of the junctions 101, 102 have values as close as possible.
  • the electrodes of the Josephson junctions not belonging to the island join to form a superconductive loop, the whole forming the Qubit proper.
  • this loop also includes the third junction Josephson 105, but of much larger dimensions so that for the latter, the energy Josephson Ej is very large compared to the energy of Coulomb E c . It is this characteristic which enables the read junction to behave, outside of the read periods, like a superconductive short circuit.
  • a Quantronium is adjusted as follows: The operation of an example device according to the invention will be explained using the block diagram in Figure 1.
  • the load island is delimited by the insulators of the Josephson 101 and 102 junctions. These junctions 101 and 102 have very similar characteristics. They are very small (about 0.1 ⁇ m by 0.1 ⁇ m) and designed so that the EE c ratio of each is between 1 and 3.
  • the superconductive loop closes with a reading junction 105 of much larger dimensions (approximately 3 ⁇ m by 0.3 ⁇ m), behaving almost like a short-circuit for the Qubit outside of the measurement steps. This is due to its Josephson E energy approximately 100 times greater than the Josephson energy of junctions 101 and 102. Furthermore, the EE c ratio of this reading junction 105 is approximately 5000 to 10000 times higher than the EE c ratio of junctions 101 and 102.
  • This loop is subjected to an adjustable magnetic flux ⁇ induced either by a permanent magnet, or by a coil 133 or an electric wire traversed by a current coming from a current source 135, placed nearby, possibly on the same substrate as the qubit.
  • This flow ⁇ makes it possible to adjust the coordinate ⁇ of the operating point during the manipulation of the qubit. In particular, it makes it possible to compensate for a negative quiescent current in the read junction 105 by maintaining the phase ⁇ at the preferred value. This combination of magnetic flux through the loop and negative quiescent current in the measurement junction 105 makes it possible to increase the discriminating power of the states 0 and 1 during reading, as will be indicated below.
  • the circuit can be produced with any type of superconductive material
  • the preferential production was carried out on an Si / Si0 2 substrate by vacuum deposition aluminum conductive films.
  • the Josephson 101 and 102 junctions are made by two aluminum strips deposited along the same axis, but separated by a few hundred nanometers. These ribbons are oxidized to Al 2 0 2 . Then a third ribbon of short length is deposited at the level of the separation between the first two ribbons so that this ribbon covers the first two in two areas of approximately 0.1 ⁇ m x 0.1 ⁇ m each, thereby constituting the two Josephson junctions 101, 102.
  • This third ribbon constitutes the island of the Cooper pair box, and therefore also the first armature 131 of the capacitor 103 of capacitance C g .
  • a noise in electrical charge or in magnetic flux is therefore likely to vary this transition frequency during the manipulation of the Qubit, and therefore to induce a random phase shift responsible for the decoherence of its quantum state.
  • the sensitivity to these noises is therefore minimal at the operating points Fi, F 2 , F 3 where the transition frequency v01 is stationary with respect to the external parameters. These operating points are therefore preferential.
  • the registration of a state or a coherent superposition of states in a Quantronium is carried out as follows:
  • the phases of registration of Quantronium are located in the frame general operating conditions which correspond to maximum maintenance of coherence, namely: 1) before its use and during the manipulation of the quantum state, the electrical adjustment of the transition frequency of the two quantum states to a value stationary with respect to the DC voltage V g applied to the capacitor 103 of capacitance C g on the electrode 131 not belonging to the charge island, and with respect to the magnetic flux passing through the qubit, 2 ) during the writing phases (manipulation of the quantum state), the cancellation of all the currents flowing in the loop of the qubit proper, this by a particular combination of a magnetic flux and of a current in the reading junction 105.
  • the amplitude of the alternating voltage u (t) corresponds to a load coupled of the order of 0.01 times 2e.
  • the phase ⁇ undergoes a displacement which generates a displacement of the phase ⁇ .
  • the current must be close to the critical current of the reading junction 105 so as to have transition rates respectively close to 0% and 100% for the two states of the qubit.
  • the bias current l b outside of the reading is chosen to maintain the circuit at the point F chosen such as the points F ⁇ F 2 , F 3 of Figure 2.
  • the choice of the flux ⁇ coupled to the superconductive loop can be optimized so that the loop currents i 0 and associated with the states
  • An optimization of the reading of the state of the Qubit according to the invention is carried out by choosing the magnetic flux ⁇ induced through the superconductive loop so that the loop currents i 0 and H associated with states 10> and
  • the reading current generator delivers, outside the reading sequences, not a zero quiescent current, but a quiescent current of the order of -0.25 I bc , negative with respect to the direction of the reading pulses.
  • the peak value I bc of these pulses remains unchanged. According to this preferential optimization, the displacement in phase ⁇ during the pulse of reading will be between ⁇ / 2 and ⁇ .
  • the decoupling of the Qubit from the read junction is obtained as follows:
  • the read loop has eigenmodes whose frequency must be as far as possible from the natural frequency of the Qubit loop proper to avoid relaxation of the Qubit toward its ground state
  • This separation between the natural frequencies of the Qubit and the read junction already exists due to the significant difference between the dimensions and characteristics of the Josephson read junction 105, and those of the Josephson junctions 101, 102 delimiting the island. It is voluntarily increased by the addition of one or more capacitors at the terminals of the Josephson junction of reading 105.
  • the ability of a Quantronium to evolve in a coherent manner is obtained by respecting three conditions: a) the first condition aims to eliminate the effect of noise under load seen by the island. Unlike the Cooper box measured under load, it is possible according to the invention to choose the ratio between the Josephson energy parameters Ej and Coulomb energy E c so as to be able simultaneously: - to ensure the anharmonicity of the spectrum of energies to form actually a Qubit, - make the transition frequency almost completely insensitive to noise under load, - manipulate the state of the Qubit by applying radiofrequency voltages to the gate 131 of the island.
  • the second condition aims to limit the relaxation of the Qubit, which contributes to decoherence, when the latter is placed in its excited state conventionally noted 1 1>.
  • a Qubit can get excited by transferring its energy to its immediate environment, in this case here in the entire electrical circuit. More precisely, this transfer takes place towards the real part 157 of the equivalent electrical impedance 157, 158 as seen from the Qubit ( Figures 5 and 6). This impedance, even minimized, cannot be strictly zero. For the energy transfer to be zero, it is therefore necessary to impose as a condition that no current flows in the superconductive loop of the Qubit.
  • This condition of canceling the global current of the Qubit loop, resulting from the state of the Qubit or from the coherent superposition of its states, is obtained by precisely adjusting the magnetic flux to a zero value by means of an antagonistic flux applied to the Qubit loop by a B field applied either by a suitable permanent magnet or by an induction loop traversed by a control current.
  • This condition must be checked during the writing and maintenance phases, whatever the state of the Qubit and therefore whatever the flow to be canceled.
  • the third condition aims to limit the influence of environmental parameters on decoherence.
  • the external parameters on which the transition frequency v 0 ⁇ depends, and which have been symbolized by the generic variable x are essentially two in number: the DC voltage V g applied to the capacitor 103 and the magnetic flux ⁇ through the superconducting loop constituting the Qubit proper.
  • the implementation of the reset device according to the invention will now be described in the context of an association with a Quantronium.
  • the invention consists in generating a transient excursion of at least one of the three conditions mentioned above outside of the functional conditions, in order to place the Qubit on the contrary in conditions inducing an energy exchange in the vicinity of the natural frequency of this Qubit, in order to quickly obtain decoherence by relaxation.
  • the resonant dissipative device is placed at the terminals of the Josephson reading junction. It is represented schematically in FIG. 5 by an RLC circuit comprising a voluntarily dissipative resistor 157, a capacitor 159 and a choke 158. It can just as easily be represented in an equivalent manner by a choke, a capacitor and a resistance in parallel , because in reality at the frequencies considered the constants are distributed. Any printed circuit element simultaneously has inductive and capacitive characteristics which are almost impossible to locate physically, as is well known in microwave.
  • a current pulse of specific value of the order of - 130 nA is applied, by the usual control means which constitutes the reading circuit, so as to reduce the relaxation time Ti to 59 ns, and bring at the end of this time the probability of reading the initial information at around 32%, or for a reset time of several times Ti a value very close to zero.
  • a second preferred variant consists in using a second current generator 155 (module 31) at the terminals of the Josephson read junction, specific to the reset device according to the invention, in accordance with the diagram in Figure 5.
  • FIG. 4A represents, as a function of time, the amplitude of a pulse l b of reading current applied to Quantronium at the terminals of the Josephson junction of reading 105 by the current generator 125.
  • This pulse starts from a quiescent value of the order of -300 nA favorable for maintaining consistency.
  • this Quantronium was prepared in state 1 1> at an instant identified by the vertical peak descending in dotted lines, marked “ ⁇ w draws”.
  • a stabilization of the current called the current plateau.
  • the reading pulse continues until a value of the order of 400 nA; a plate was placed on the rising edge of the pulse to test the invention. Many values have been tested for the amplitude of this plateau, as well as for its duration.
  • FIG. 4C shows the variation of the probability that Quantronium is measured in the state 1 1> as a function of the duration of the plateau.
  • the phase ⁇ undergoes a displacement which generates a displacement of the phase ⁇ .
  • the operating point moves on the curve of FIG. 2 following a plane defined by N g constant.
  • the point Fi becomes F'i during the duration of the current plateau Ipiateau-
  • This value of the current I water can in practice be obtained indifferently with specific instructions applied to the current generator 125 designed for the reading pulse, or by a second current generator l'b 155 connected in parallel for this purpose.
  • the coupling means or first means comprise a module 32 with a magnetic coil 140 placed in the vicinity of the Qubit and acting on its phase ⁇ , and a generator 145 of amplitude current pulses suitable for temporarily bringing the transition energy ⁇ E 01 to a value ⁇ E'oi equal to or close to the value ⁇ E env of the peak absorption.
  • a generator 145 of amplitude current pulses suitable for temporarily bringing the transition energy ⁇ E 01 to a value ⁇ E'oi equal to or close to the value ⁇ E env of the peak absorption.
  • the condition which one seeks to write information in the Qubit or let it evolve in a coherent manner consists in placing it in an electromagnetic cavity 2 small enough so that it cannot absorb any photon at the frequency v 01 .
  • the dissipative device corresponds to an environment in which absorption or emission of photons can occur (cavity 4).
  • the control device consists either of means capable of varying the dimensions of the space in which this atom or ion 1 is confined (such as for example a set of laser beams, or means generating an appropriate magnetic field), or by a laser or electromagnetic device moving it from a cavity 2 where it is confined in a significantly larger cavity 4 (or even an absence of cavity) so that it can spontaneously de-energize.
  • the Qubit is either trapped using electromagnetic fields, or free to move due to its own speed.
  • the electromagnetic cavity 2 has a very low absorption and therefore a high quality factor.
  • this cavity can have: a natural frequency equal to or close to the Qubit transition frequency if it is used for a coherent control of this Qubit, or to mediate an interaction with another Qubit which can enter the cavity later ; a significantly higher fundamental natural frequency than the Qubit transition frequency, in order to avoid any exchange of energy between the cavity and the Qubit.
  • atom or ion 1 is moved
  • the first means of the device according to the invention which define a coupling device simply comprise means of temporary removal of the means which maintain this atom or this ion in the very low absorption cavity. In the case where this atom or this ion is moved by electromagnetic means, these means constitute the first means of the device according to the invention.
  • the Qubit rapid relaxation zone can be inside another electromagnetic cavity 4 of low quality factor (high absorption), which defines the second dissipative means of the device according to the invention.
  • the Qubit transition frequency can be brought to a value equal to or close to the low quality factor resonant mode chosen for reinitialization, using appropriate electromagnetic fields.
  • Figure 7 there is shown by way of example Helmhoitz coils 5 supplied by a current source 6 and adapted to temporarily vary the Qubit transition frequency by Zeeman effect.
  • FIG. 8 We will now proceed with reference to FIG. 8 to the description of a preferred embodiment with a quantum dot produced in a two-dimensional electron gas.
  • Qubits can have for physical support a quantum dot realized in a two-dimensional gas of electrons, controlled by gate electrodes 12, 13 on or under the surface of this gas.
  • the two energy states corresponding to the two Qubit states are generally two electronic states of the quantum dot separated by a transition energy ⁇ E 0 ⁇ , controlled by the voltage of the gate electrodes 12, 13: a negative voltage of higher amplitude. further confines the quantum dot, and increases the difference between the energy levels, therefore between the states E 0 and Ei, therefore increases the transition energy ⁇ E 0 ⁇ .
  • these gate electrodes 12, 13 are subjected to the same bias voltage.
  • the dissipative device corresponds to a resonant electrical circuit 16 provided with a resistive component 161, placed in the circuit of at least one gate electrode 13.
  • the control device consists for example of a magnetic field source or a specific value of the gate voltage applied to the electrodes, capable of bringing the transition energy ⁇ E 0 ⁇ to a value equal to or close to that of an absorption peak of the electric circuit controlling at least one of the electrodes 12, 13 defining the geometry of the quantum dot, which amounts to saying, in order to bring the transition energy ⁇ E 0 ⁇ to a value ⁇ E ' 0 ⁇
  • the quantum dot 11 is delimited by voltages applied by gate electrodes 12, 13, themselves supplied by adjustable gate voltage sources 14, 15
  • the grid electrodes 12 are used to define the region of the space where the quantum dot is located 11.
  • the grid electrode 13 can be of the same type as the grid electrodes 12, but can optionally be dedicated to resetting the qubit.
  • a voltage pulse can be temporarily applied to the electrode 13 by the voltage source 15 to modify the size of the quantum dot 11 and bring the Qubit transition frequency to a value equal to or close to that of a resonance of l outdoor environment.
  • Circuit 17 comprising a current source 171 and a coil 172 is used to generate a magnetic field in the region of the quantum dot.
  • This circuit can be used to apply a magnetic field pulse so as to bring the Qubit transition frequency to a value equal to or close to that of a resonance of the external environment.
  • the resonant circuit 16 comprises a resistor 161, an inductor 162 and a capacitor 163 mounted in parallel and is interposed between the voltage source 15 and the gate electrode 13.
  • the resonant mode of the gate control circuit 13 is capable of '' absorb the energy of the Qubit when the transition energy of the latter coincides with the resonant mode. This mode could also be found in one of the circuits of the gate electrodes 12 or even in the circuit 17.

Abstract

The inventive device reinitialising of a quantum bit device or a Qubit having two states |0>and |1> associated with two energy levels E0 and E1, respectively which are always such that E0<E1, is used for reinitialising said quantum bit device in the state |0> and comprises dissipative means (21) which is arranged near the quantum bit device and is suitable for absorbing an energy quantity only when said quantity is equal to certain ΔEenv values and coupling means (31, 32) suitable for temporarily modifying an energy difference ΔE01=E1-E0 of the initial ΔE01 value thereof which is not absorbable by said dissipative means into a ΔE'01 value = ΔEenv which is absorbable by the dissipative means. Said device can be used for Qubits provided with different physical supports.

Description

Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique à deux états d'énergieDevice for resetting a quantum bit device with two energy states
Domaine Technique La présente invention a pour objet un dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique présentant deux états | 0> et 1 1> associés respectivement à deux niveaux d'énergie E0 et Ei tels que E0 < E^ pour réinitialiser ce dispositif de bit quantique à l'état | 0>. Les dispositifs de bit quantique (dénommés dans ce qui suit Qubits) peuvent avoir de très nombreux supports physiques : atomes ou ions contrôlés optiquement ou électromagnétiquement, photons polarisés, spins nucléaires contrôlés électromagnétiquement, dispositifs électroniques intégrés notamment supraconducteurs à jonctions Josephson, ou semiconducteurs à gaz d'électrons bidimensionnels, etc. Indépendamment de ces supports physiques, un Qubit constitue toujours un système à deux états distinct notés ici 1 0> et 1 1>. Ces deux états de base correspondent, dans la majorité des cas, à deux niveaux d'énergie différents, et dans de rares cas (photons polarisés par exemple) à deux états non fondés sur des niveaux d'énergies différents. L'invention s'applique à tous Qubits dont les états de base correspondent à deux niveaux d'énergies différents. Sans perte de généralité, on associera dans ce qui suit l'état | 0> au niveau d'énergie le plus bas, noté E0, et l'état 1 1> au niveau d'énergie le plus haut, noté E-i. L'état | 0> est aussi appelé ici état fondamental. L'invention concerne ainsi tous les types de Qubits dont les deux états | 0> et 1 1 > correspondent à deux niveaux d'énergie E0 et Ei toujours différents, y compris pendant les étapes de calcul quantique (écriture, évolution cohérente, et éventuellement mesure projective). Etat de l'artTechnical Field The subject of the present invention is a device for resetting a quantum bit device having two states | 0> and 1 1> associated respectively with two energy levels E 0 and Ei such as E 0 <E ^ to reset this quantum bit device to the state | 0>. Quantum bit devices (hereinafter referred to as Qubits) can have very many physical supports: atoms or ions optically or electromagnetically controlled, polarized photons, nuclear spins electromagnetically controlled, integrated electronic devices including superconductors with Josephson junctions, or gas semiconductors two-dimensional electrons, etc. Regardless of these physical supports, a Qubit always constitutes a system with two distinct states noted here 1 0> and 1 1>. These two basic states correspond, in the majority of cases, to two different energy levels, and in rare cases (polarized photons for example) to two states not based on different energy levels. The invention applies to all Qubits whose basic states correspond to two different energy levels. Without loss of generality, we will associate in what follows the state | 0> at the lowest energy level, noted E 0 , and state 1 1> at the highest energy level, noted Ei. The State | 0> is also called here ground state. The invention thus relates to all types of Qubits including the two states | 0> and 1 1> correspond to two energy levels E 0 and Ei which are always different, including during the quantum calculation stages (writing, coherent evolution, and possibly projective measurement). State of the art
Dans un Qubit, une information doit pouvoir être inscrite, conservée ou modifiée de manière contrôlée par couplage ou non à d'autres Qubits, puis lue. L'inscription est la préparation du Qubit dans une superposition cohérente quelconque a| θ> + £>| 1 > de ses deux états de base, expression dans laquelle « a » et « b » sont des nombres complexes appelés amplitudes de probabilité. Le contrôle cohérent de l'état quantique du Qubit est le contrôle de l'évolution au cours du temps des amplitudes de probabilités « a » et « b ».In a Qubit, information must be able to be entered, stored or modified in a controlled manner by coupling or not to other Qubits, then read. The inscription is the preparation of the Qubit in any coherent superposition a | θ> + £> | 1> of its two basic states, expression in which "a" and "b" are complex numbers called probability amplitudes. The coherent control of the quantum state of the Qubit is the control of the evolution over time of the amplitudes of probabilities "a" and "b".
La perte de contrôle de ces amplitudes de probabilité peut avoir lieu de deux manières : La première est la dépolarisation, c'est-à-dire l'augmentation incontrôlée du module de l'une des amplitudes de probabilité au profit du module de l'autre. Suivant que le module de l'amplitude « a » du niveau fondamental augmente ou diminue, la dépolarisation est une excitation ou une relaxation de l'énergie du Qubit. La relaxation de l'énergie est un processus intrinsèquement aléatoire caractérisé par un temps caractéristique Ti appelé temps de relaxation. Ce temps de relaxation est défini comme le temps moyen qu'il faut pour que le Qubit préparé initialement dans l'état 1 1> se retrouve dans l'état 1 0>. La seconde manière de perdre le contrôle des amplitudes de probabilités correspond à l'apparition d'un déphasage aléatoire entre les états | θ> et 1 1 > . Autrement dit, pour un Qubit n'interagissant pas avec d'autres Qubits, l'évolution idéale qui s'exprime mathématiquement par a(t) | θ> + b(t) | 1 > est en fait remplacée par une évolution partiellement aléatoire du type a(t) | 0> + b(t)elφ(t) 1 1> où φ(t) est une phase aléatoire. Vis-à-vis de ces deux phénomènes possibles, le Qubit doit conserver une évolution cohérente le plus longtemps possible. Avant toute opération d'inscription sur un Qubit, il est nécessaire de le placer dans un état de référence qui est généralement son état fondamental | 0>. Selon l'état actuel de la technique, cette opération de réinitialisation s'effectue en attendant simplement, durant un laps de temps égal à quelques fois le temps de relaxation T-i, que le Qubit relaxe vers l'état I0> avec une très grande probabilité. Une telle réinitialisation peut s'avérer très lente dans la mesure où le fonctionnement même d'un Qubit exige de maintenir le plus longtemps possible sa cohérence quantique, et donc d'avoir un temps de relaxation T| le plus long possible. Autrement dit, plus un Qubit est performant, plus le temps de relaxation Ti est long et plus sa réinitialisation devient longue.The loss of control of these amplitudes of probability can take place in two ways: The first is depolarization, that is to say the uncontrolled increase in the modulus of one of the amplitudes of probability in favor of the modulus of the other. Depending on whether the modulus of the amplitude "a" of the fundamental level increases or decreases, depolarization is an excitation or a relaxation of the energy of the Qubit. The relaxation of energy is an intrinsically random process characterized by a characteristic time Ti called relaxation time. This relaxation time is defined as the average time it takes for the Qubit initially prepared in state 1 1> to be found in state 1 0>. The second way of losing control over the amplitudes of probabilities corresponds to the appearance of a random phase shift between the states | θ> and 1 1>. In other words, for a Qubit which does not interact with other Qubits, the ideal evolution which is expressed mathematically by a (t) | θ> + b (t) | 1> is in fact replaced by a partially random evolution of the type a (t) | 0> + b (t) e lφ (t ) 1 1> where φ (t) is a random phase. With regard to these two possible phenomena, the Qubit must maintain a coherent evolution for as long as possible. Before any registration operation on a Qubit, it is necessary to place it in a reference state which is generally its fundamental state | 0>. According to the current state of the art, this reinitialization operation is carried out by simply waiting, during a period of time equal to a few times the relaxation time Ti, for the Qubit to relax towards the state I0> with a very high probability. . Such a reset can be very slow since the very functioning of a Qubit requires maintaining its quantum coherence for as long as possible, and therefore having a relaxation time T | as long as possible. In other words, the more efficient a Qubit, the longer the relaxation time Ti and the longer its reset becomes.
Exposé de l'invention L'invention vise précisément à résoudre ce problème de lenteur de la réinitialisation, et à permettre à un Qubit performant d'être réinitialisé rapidement, sans dégradation significative de son aptitude à évoluer de manière cohérente. Ces buts sont atteints conformément à l'invention grâce à un dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique ou Qubit présentant deux états | 0> et 1 1 > associés respectivement à deux niveaux d'énergie E0 et E-i, toujours tels que E0 < E-i, destinés à réinitialiser ce dispositif de bit quantique à l'état | 0>, caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens dissipatifs placés à proximité du dispositif de bit quantique, aptes à absorber une quantité d'énergie seulement quand cette quantité est égale à certaines valeurs ΔEenv, et des deuxièmes moyens aptes à modifier temporairement la différence d'énergie ΔE01 = E1 - EO, de sa valeur initiale ΔE01 que ne peuvent pas absorber les premiers moyens dissipatifs, à une valeur ΔE'01 = ΔEenv capable d'être absorbée par les premiers moyens dissipatifs. On peut encore définir cette invention en disant que le Qubit à deux niveaux d'énergie peut être réinitialisé par une augmentation temporaire de sa probabilité de relaxation, obtenue pour tout ou pour partie par un couplage temporaire à un dispositif dissipatif capable d'absorber son énergie de transition. Enfin, on peut encore définir cette invention en disant que le Qubit à deux niveaux d'énergie peut être réinitialisé par un changement de sa fréquence de transition de manière à le coupler à un système présentant au moins un degré de liberté dont la densité spectrale quantique à la fréquence de transition du Qubit est grande. Avec un Qubit dont les deux états | 0> et 1 1 > correspondent respectivement à deux niveaux d'énergie E0 et Ei tels que E0 < Ei un tel fonctionnement peut être réalisé à l'aide d'un dispositif de réinitialisation selon l'invention tel que : - les premiers moyens dissipatifs sont placés dans l'environnement énergétique immédiat du dispositif de bit quantique et ont au moins un pic d'absorption dont la valeur ΔEenv est : • suffisamment éloignée de l'énergie de transition ΔE0ι = E-i - E0 du dispositif de bit quantique, pour rendre négligeable ou nulle toute interaction entre le dispositif de bit quantique et ces premiers moyens dissipatifs, mais • suffisamment proche de cette énergie de transition pour que le dispositif de bit quantique puisse être placé dans des conditions de fonctionnement où l'énergie de transition ΔE'0ι devient égale à ou proche de la valeur ΔEenv du pic d'absorption, de telle manière qu'il puisse exister temporairement un fort couplage d'énergie entre le dispositif de bit quantique et ces premiers moyens dissipatifs, et - les deuxièmes moyens sont aptes à modifier l'énergie de transition ΔE01 = E-i - Eo du dispositif de bit quantique, pour l'amener, lors des réinitialisations, à ladite valeur ΔE'0ι égale à ou proche de la valeur ΔE8nv du pic d'absorption. Les premiers moyens dissipatifs ayant au moins un pic d'absorption de valeur ΔEenv peuvent présenter un degré de liberté particulier d'énergie caractéristique ΔEenv pouvant absorber l'énergie de transitionSUMMARY OF THE INVENTION The invention aims precisely to solve this problem of slow reinitialization, and to allow an efficient Qubit to be reinitialized quickly, without significant degradation of its ability to evolve in a coherent manner. These aims are achieved in accordance with the invention by means of a device for resetting a quantum bit or Qubit device having two states | 0> and 1 1> associated respectively with two energy levels E 0 and Ei, always such as E 0 <Ei, intended to reinitialize this quantum bit device in the state | 0>, characterized in that it comprises first dissipative means placed close to the quantum bit device, capable of absorbing a quantity of energy only when this quantity is equal to certain values ΔEenv, and second means capable of temporarily modifying the difference in energy ΔE01 = E1 - EO, from its initial value ΔE01 which the first dissipative means cannot absorb, to a value ΔE'01 = ΔEenv capable of being absorbed by the first dissipative means. We can further define this invention by saying that the Qubit with two energy levels can be reset by a temporary increase in its probability of relaxation, obtained in whole or in part by temporary coupling to a dissipative device capable of absorbing its energy. of transition. Finally, we can further define this invention by saying that the Qubit with two energy levels can be reinitialized by a change in its transition frequency so as to couple it to a system having at least one degree of freedom including the quantum spectral density. to the Qubit transition frequency is high. With a Qubit whose two states | 0> and 1 1> correspond respectively to two energy levels E 0 and Ei such that E 0 <Ei such an operation can be achieved using a reset device according to the invention such as: - the first dissipative means are placed in the immediate energy environment of the quantum bit device and have at least one absorption peak whose value ΔE in v is: • sufficiently distant from the transition energy ΔE 0 ι = Ei - E 0 of quantum bit device, to make negligible or zero any interaction between the quantum bit device and these first dissipative means, but • close enough to this transition energy so that the quantum bit device can be placed in operating conditions where the 'transition energy ΔE' 0 ι becomes equal to or close to the value ΔE in v of the absorption peak, so that there can temporarily be a strong energy coupling between the disp positive quantum bit and these first dissipative means, and - the second means are capable of modifying the transition energy ΔE 01 = Ei - Eo of the quantum bit device, to bring it, during resets, to said value ΔE ' 0 ι equal to or close to the value ΔE 8nv of the absorption peak. The first dissipative means having at least one absorption peak with value ΔE in v can have a particular degree of freedom of characteristic energy ΔE in v which can absorb the transition energy
ΔE01 = E-i - Eo du dispositif de bit quantique lorsque celle-ci est amenée à la valeur ΔE'0ι égale à ou proche de la valeur ΔEenv du pic d'absorption. Les premiers moyens dissipatifs ayant au moins un pic d'absorption de valeur ΔEenv peuvent aussi présenter une collection de degrés de liberté dont la densité spectrale quantique à la fréquence de transition v0ι=ΔE0ι/h (où h est la constante de Planck) du dispositif de bit quantique est grande. Dans ce cas il existe une multiplicité de valeurs de ΔEenv très proches. Les deuxièmes moyens de l'invention permettent soit de réduire à une valeur extrêmement faible le couplage du Qubit avec son environnement, afin de minimiser l'effet de décohérence de cet environnement, d'augmenter le temps de relaxation Ti à une valeur très grande et de laisser évoluer le Qubit de manière cohérente, soit de coupler le Qubit avec son environnement, afin de maximiser la décohérence par relaxation, c'est-à-dire de diminuer le temps de relaxation Ti jusqu'à une valeur très faible, et de réinitialiser rapidement le Qubit dans l'état | 0>. Selon un exemple particulier de réalisation, les deuxièmes moyens comprennent des moyens générant des consignes spécifiques de réinitialisation, ces consignes étant appliquées aux moyens habituels de réglage du dispositif de bit quantique, de manière à amener temporairement l'énergie de transition ΔE0ι à la valeur ΔE'0ι égale à ou proche de la valeur ΔEenv du pic d'absorption. De façon plus particulière, les consignes spécifiques de réinitialisation peuvent alors avoir une valeur particulière choisie en dehors des plages utilisées lorsqu'on laisse évoluer le Qubit de manière cohérente, mais ceci n'est pas obligatoire. Selon un autre exemple particulier de réalisation, les deuxièmes moyens comprennent des moyens spécifiques de réglage des paramètres de fonctionnement du dispositif de bit quantique, agissant directement sur l'énergie de transition du dispositif de bit quantique pour amener temporairement l'énergie de transition ΔE0ι à une valeur ΔE'0ι égale à ou proche de la valeur ΔEenv du pic d'absorption, indépendamment du réglage des paramètres de fonctionnement du dispositif de bit quantique tels que choisis pour le faire évoluer de manière cohérente.. Seules les caractéristiques fondamentales d'un Qubit à deux niveaux d'énergie étant mises en oeuvre, l'invention est applicable à tout Qubit de ce type, quelle que soit sa technologie de réalisation. Selon une première technologie préférentielle de réalisation cesΔE 01 = Ei - Eo of the quantum bit device when it is brought to the value ΔE ' 0 ι equal to or close to the value ΔE in v of the absorption peak. The first dissipative means having at least one absorption peak with a value ΔE env may also have a collection of degrees of freedom whose quantum spectral density at the transition frequency v 0 ι = ΔE 0 ι / h (where h is the Planck constant) of the quantum bit device is large. In this case there are a multiplicity of very close ΔE env values. The second means of the invention allow either to reduce to an extremely low value the coupling of the Qubit with its environment, in order to minimize the decoherence effect of this environment, to increase the relaxation time Ti to a very large value and to allow the Qubit to evolve in a coherent manner, either to couple the Qubit with its environment, in order to maximize decoherence by relaxation, that is to say to decrease the relaxation time Ti to a very low value, and to quickly reset the Qubit in the state | 0>. According to a particular embodiment, the second means comprise means generating specific reset instructions, these instructions being applied to the usual means for adjusting the quantum bit device, so as to temporarily bring the transition energy ΔE 0 ι to the value ΔE ' 0 ι equal to or close to the value ΔE in v of the absorption peak. More specifically, the specific reset instructions can then have a particular value chosen outside the ranges used when the Qubit is allowed to evolve in a coherent manner, but this is not compulsory. According to another particular embodiment, the second means comprise specific means for adjusting the operating parameters of the quantum bit device, acting directly on the transition energy of the quantum bit device to temporarily bring the transition energy ΔE 0 ι to a value ΔE ' 0 ι equal to or close to the value ΔE in v of the absorption peak, independently of the setting of the operating parameters of the quantum bit device as chosen to make it evolve in a coherent manner. Only the fundamental characteristics of a Qubit with two energy levels being implemented, the invention is applicable to any Qubit of this type, whatever its technology of realization . According to a first preferential embodiment technology, these
Qubits sont électriques, à jonctions supraconductrices Josephson. Leur évolution cohérente peut être assurée par construction en minimisant leur nombre de degrés de liberté, en conférant à ces Qubits certaines propriétés de symétrie décrites plus avant dans la suite de la présente demande, et par ajustement des paramètres extérieurs contrôlant leur fréquence de transition. L'invention s'applique en particulier au cas préférentiel où le Qubit électrique comprend un support physique ayant un comportement quantique constitué par un dispositif électronique intégré supraconducteur réalisé à l'aide d'une boîte à paires de Cooper à deux jonctions Josephson munie d'un circuit d'écriture comportant une électrode de grille, d'un circuit de lecture comprenant une jonction Josephson de lecture, d'énergie Josephson sensiblement supérieure à celle des jonctions Josephson de la boîte de Cooper, et des moyens magnétiques aptes à ajuster la phase du Qubit, conformément à l'article publié dans la revue Science 1069372 du 04 mai 2002 « Manipulating the Quantum State of an Electrical Circuit » de D. Vion, A. Aassime, A. Cottet, P. Joyez, H. Pothier, C. Urbina, D. Esteve, M. H. Devoret. Un tel circuit, appelé Quantronium dans ce qui suit, est lu par l'application d'une impulsion de courant apte à faire basculer la tension de la jonction Josephson de lecture. La boucle supraconductrice d'un tel Qubit est construite de telle manière que sa fréquence de transition voi puisse être ajustée à une valeur stationnaire vis-à-vis des paramètres et perturbations extérieurs, condition que l'on recherche pour écrire une information dans le Qubit ou le laisser évoluer de manière cohérente. Cet ajustement est en pratique réalisé en générant à l'aide d'une boucle magnétique située à proximité un flux magnétique ajustable agissant sur la phase δ du Qubit. Le circuit de lecture, indépendant du circuit d'écriture, est galvaniquement connecté à la boucle supraconductrice du Qubit. Il comporte, outre la jonction Josephson de lecture, d'une part des moyens pour appliquer pendant la phase de lecture une impulsion de courant l de durée et d'amplitude paramétrables, et d'autre part des moyens de détection des sauts de phase de 2π aux bornes de la jonction Josephson de lecture qui apparaissent, suite à l'impulsion de lecture, pour l'un des deux états exclusivement. Afin d'étudier comment varie la probabilité de relaxation du Qubit lors de l'application de cette impulsion de lecture, des mesures ont été conduites en générant des paliers temporels sur le front de montée de cette impulsion. On remarque que lorsque ce palier atteint certaines valeurs de courant, dont chacune fixe une certaine énergie de transition du Qubit, la probabilité de relaxation de ce Qubit devient élevée (le temps de relaxation Ti devient petit). Ces valeurs correspondent à des résonances de l'environnement immédiat du Qubit, environnement qui est dans ce cas simplement le circuit électrique de lecture. Pour ce Quantronium, la mise en oeuvre de l'invention peut présenter plusieurs modalités. Les premiers moyens dissipatifs du dispositif de réinitialisation selon l'invention comprennent un dispositif dissipatif qui est typiquement réalisé par un circuit résonnant pourvu d'un élément résistif. Plus précisément, il peut être réalisé par l'introduction volontaire d'une résonance dans le circuit électrique de lecture du Qubit, dont la fréquence est éloignée de la valeur que prend la fréquence de transition du Qubit quand celle-ci est stationnaire vis-à-vis des paramètres de contrôle, mais peut être temporairement prise par la fréquence de transition du Qubit lors d'une réinitialisation. Les deuxièmes moyens ou moyens de couplage peuvent comprendre un générateur de signaux de commande qui sont appliqués aux moyens de réglages propres au Qubit, par exemple : - une impulsion de courant de valeur spécifique appliquée à la bobine magnétique (réalisation préférentielle des moyens magnétiques de réglage) agissant sur la phase δ du Qubit. - une valeur spécifique d'impulsion de courant appliquée au moyen de commande habituel que constitue le circuit de lecture. De façon préférentielle, on choisira comme valeur du flux magnétique dans la boucle supraconductrice et/ou du courant dans la jonction de lecture, une (des) valeur(s) qui ne sont jamais prises lors du fonctionnement nominal. En ce qui concerne le courant dans la jonction de lecture, celui-ci pourra par exemple prendre durant la phase de réinitialisation une valeur de signe opposé au signe de l'impulsion de courant servant à la lecture de l'état du Qubit. Plus généralement, tous les moyens permettant le réglage des paramètres agissant sur ce circuit sont susceptibles de constituer les moyens de réinitialisation, à condition qu'on leur applique des grandeurs d'entrée spécifiques. Le fonctionnement est alors le suivant dans le cas d'une commande générant une impulsion de courant dans le circuit de lecture : - lorsque l'on veut écrire une information dans le Qubit ou le laisser évoluer de manière cohérente, on règle le flux magnétique traversant la boucle supraconductrice du Qubit et le courant de la jonction de lecture de telle façon que la fréquence de transition du Qubit prenne sa valeur stationnaire. - lorsque l'on veut réinitialiser le Qubit, on génère une impulsion de courant de lecture amenant temporairement la fréquence de transition du Qubit à la valeur égale à ou très proche de la valeur de la fréquence de la résonance volontairement introduite. On voit que ce fonctionnement se transpose de manière évidente au cas d'une impulsion de courant dans la bobine agissant sur la phase δ du Qubit. Ces moyens de couplage peuvent être aussi des moyens spécifiques au dispositif de réinitialisation, comme par exemple des seconds moyens magnétiques (par exemple réalisés par une bobine magnétique) agissant sur la phase δ du Qubit, une deuxième grille de couplage de la boîte à paires de Cooper, une seconde boucle passant par la jonction Josephson de lecture et apte à envoyer une impulsion de courant d'une amplitude correspondant à une forte probabilité de décohérence du Qubit, etc. Là encore, le fonctionnement se déduit avec évidence du cas précédent. De façon préférentielle, on choisira comme valeur du flux magnétique dans la boucle supraconductrice et/ou du courant dans la jonction de lecture, une (des) valeur(s) qui ne sont jamais prises lors du fonctionnement nominal . En ce qui concerne le courant dans la jonction de lecture, celui-ci pourra par exemple prendre durant la phase de réinitialisation une valeur de signe opposé au signe de l'impulsion de courant servant à la lecture de l'état du Qubit. Selon une seconde technologie, les Qubits peuvent avoir pour support physique un atome ou un ion, dont l'état énergétique change sous l'effet de l'absorption ou de l'émission d'un photon de fréquence voi correspondant à l'énergie de transition du Qubit. Le maintien de la cohérence peut être assuré par exemple en plaçant cet atome (rsp. ion) dans une cavité électromagnétique suffisamment petite pour qu'elle ne puisse absorber aucun photon à la fréquence v01. Le dispositif de réinitialisation selon l'invention consiste par exemple à déplacer à l'aide de champs électromagnétiques appropriés cet atome (rsp. ion) hors de cette cavité afin qu'il puisse se désexciter spontanément. Plus efficacement, on peut par exemple amener l'atome (rsp. ion) dans une seconde cavité présentant un mode d'absorption à la fréquence du Qubit. Ainsi, dans ce cas, les deuxièmes moyens du dispositif selon l'invention incluent des moyens aptes à faire varier la probabilité que l'atome ou l'ion absorbe de l'énergie, et de façon plus particulière, ces moyens modifient les dimensions de l'espace dans lequel l'atome ou l'ion est confiné. Les premiers moyens dissipatifs du dispositif selon l'invention sont alors constitués par le nouvel espace dissipatif dans lequel l'atome ou l'ion est amené. Selon une troisième technologie, les Qubits peuvent avoir pour support physique un point quantique réalisé dans un gaz bidimensionnel d'électrons, contrôlé par des électrodes de grille sur ou sous la surface de ce gaz. Les deux états d'énergie correspondant aux deux états du Qubit sont généralement deux états électroniques du point quantique séparés par une énergie de transition ΔE0-ι. Dans cet exemple de dispositif de réinitialisation rapide selon l'invention les premiers moyens dissipatifs comprennent un circuit électrique résonnant muni d'un composant résistif, placé dans le circuit d'au moins une électrode de grille, et les deuxièmes moyens comprennent une source de champ magnétique ou des sources de tension de grille pour appliquer une valeur spécifique de la tension de grille aux électrodes de grille , afin de faire varier la taille du point quantique de manière à amener l'énergie de transition ΔE01 à une valeur ΔE'0ι égale à ou proche de la valeur ΔEenv d'un pic d'absorption du circuit électrique commandant au moins une des électrodes définissant la géométrie du point quantique.Qubits are electric, with Josephson superconducting junctions. Their coherent evolution can be ensured by construction by minimizing their number of degrees of freedom, by conferring on these Qubits certain properties of symmetry described further on in the rest of the present application, and by adjusting the external parameters controlling their transition frequency. The invention applies in particular to the preferential case where the electric Qubit comprises a physical support having a quantum behavior constituted by an integrated electronic superconducting device produced using a Cooper pair box with two Josephson junctions provided with a writing circuit comprising a gate electrode, a reading circuit comprising a Josephson reading junction, of Josephson energy substantially greater than that of the Josephson junctions of the Cooper box, and magnetic means capable of adjusting the phase du Qubit, in accordance with the article published in the journal Science 1069372 of May 04, 2002 "Manipulating the Quantum State of an Electrical Circuit" by D. Vion, A. Aassime, A. Cottet, P. Joyez, H. Pothier, C Urbina, D. Esteve, MH Devoret. Such a circuit, called Quantronium in the following, is read by the application of a current pulse capable of switching the voltage of the Josephson read junction. The superconducting loop of such a Qubit is constructed in such a way that its transition frequency voi can be adjusted to a stationary value with respect to the external parameters and disturbances, condition that one seeks to write information in the Qubit or let it evolve consistently. This adjustment is in practice produced by generating, using a magnetic loop located nearby, an adjustable magnetic flux acting on the δ phase of the Qubit. The read circuit, independent of the write circuit, is galvanically connected to the Qubit's superconductive loop. It comprises, in addition to the Josephson junction for reading, on the one hand means for applying during the reading phase a current pulse l of configurable duration and amplitude, and on the other hand means for detecting phase jumps of 2π at the terminals of the Josephson reading junction which appear, following the reading pulse, for one of the two states only. In order to study how the probability of relaxation of the Qubit varies during the application of this read pulse, measurements were carried out by generating time steps on the rising edge of this pulse. Note that when this plateau reaches certain current values, each of which fixes a certain Qubit transition energy, the probability of relaxation of this Qubit becomes high (the relaxation time Ti becomes small). These values correspond to resonances of the immediate environment of the Qubit, an environment which in this case is simply the electrical reading circuit. For this Quantronium, the implementation of the invention can present several methods. The first dissipative means of the reset device according to the invention comprise a dissipative device which is typically produced by a resonant circuit provided with a resistive element. More precisely, it can be achieved by the voluntary introduction of a resonance in the electrical reading circuit of the Qubit, the frequency of which is far from the value which the transition frequency of the Qubit takes when the latter is stationary with respect to -vis control parameters, but can be temporarily taken by the Qubit transition frequency during a reset. The second means or coupling means can include a generator of control signals which are applied to the adjustment means specific to the Qubit, for example: - a current pulse of specific value applied to the magnetic coil (preferential realization of the magnetic adjustment means) acting on the phase δ of the Qubit . - a specific value of current pulse applied to the usual control means that constitutes the read circuit. Preferably, the value of the magnetic flux in the superconductive loop and / or of the current in the read junction will be chosen one (s) value (s) which are never taken during nominal operation. As regards the current in the read junction, this may for example take during the reinitialization phase a value of sign opposite to the sign of the current pulse used for reading the state of the Qubit. More generally, all the means for adjusting the parameters acting on this circuit are capable of constituting the reset means, provided that specific input quantities are applied to them. The operation is then as follows in the case of a command generating a current pulse in the reading circuit: - when one wants to write an information in the Qubit or let it evolve in a coherent way, one regulates the magnetic flux passing through the Qubit's superconductive loop and the current of the read junction so that the Qubit's transition frequency takes on its stationary value. - when you want to reset the Qubit, you generate a reading current pulse temporarily bringing the Qubit transition frequency to the value equal to or very close to the value of the frequency of the voluntarily introduced resonance. We see that this operation is evidently transposed in the case of a current pulse in the coil acting on phase δ of the Qubit. These coupling means can also be means specific to the reset device, such as for example second magnetic means (for example produced by a magnetic coil) acting on the δ phase of the Qubit, a second coupling grid of the box with pairs of Cooper, a second loop passing through the Josephson reading junction and capable of sending a current pulse of an amplitude corresponding to a high probability of Qubit decoherence, etc. Again, the operation is deduced with obviousness from the previous case. Preferably, the value of the magnetic flux in the superconductive loop and / or of the current in the read junction will be chosen one (s) value (s) which are never taken during nominal operation. As regards the current in the read junction, this may for example take during the reinitialization phase a value of sign opposite to the sign of the current pulse used for reading the state of the Qubit. According to a second technology, the Qubits can have for physical support an atom or an ion, whose energetic state changes under the effect of the absorption or the emission of a photon of frequency voi corresponding to the energy of Qubit transition. Maintaining coherence can be ensured for example by placing this atom (rsp. Ion) in an electromagnetic cavity small enough so that it cannot absorb any photon at the frequency v 01 . The reset device according to the invention consists, for example, in moving this atom (rsp. Ion) out of this cavity using appropriate electromagnetic fields so that it can spontaneously de-energize. More efficiently, for example, the atom (rsp. Ion) can be brought into a second cavity having an absorption mode at the frequency of the Qubit. Thus, in this case, the second means of the device according to the invention include means capable of varying the probability that the atom or ion absorbs energy, and more particularly, these means modify the dimensions of the space in which the atom or ion is confined. The first dissipative means of the device according to the invention are then constituted by the new dissipative space into which the atom or the ion is brought. According to a third technology, the Qubits can have for physical support a quantum dot produced in a two-dimensional electron gas, controlled by grid electrodes on or under the surface of this gas. The two energy states corresponding to the two Qubit states are generally two electronic states of the quantum dot separated by a transition energy ΔE 0 -ι. In this example of a quick reset device according to the invention, the first dissipative means comprise a resonant electrical circuit provided with a resistive component, placed in the circuit of at least one gate electrode, and the second means comprise a field source. magnetic or grid voltage sources to apply a specific value of the grid voltage to the grid electrodes, in order to vary the size of the quantum dot so as to bring the transition energy ΔE01 to a value ΔE ' 0 ι equal at or near the value ΔE env of an absorption peak of the electric circuit controlling at least one of the electrodes defining the geometry of the quantum dot.
Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 représente le schéma de principe d'un Qubit électronique basé sur des jonctions Josephson, de type Quantronium, - la Figure 2 est un diagramme en trois dimensions illustrant le choix du point de fonctionnement d'un dispositif de bit quantique selon l'invention, - la Figure 3 représente des exemples de chronogrammes de signaux intervenant dans les manipulations ou la mesure d'états quantiques d'un dispositif de bit quantique selon l'invention, - la Figure 4A montre la représentation temporelle d'une impulsion de courant de lecture appliquée au Quantronium après que celui-ci a été préparé dans l'état | 1> , un plateau placé sur le front de montée de l'impulsion pour effectuer des tests pouvant être déplacé à différentes valeurs du courant dans la jonction de lecture, avec une durée ajustable, - la Figure 4B montre la variation de la probabilité que le Quantronium soit mesuré dans l'état M >, en fonction du courant du plateau placé sur le front de montée de l'impulsion de lecture, avec une durée du plateau qui est ici fixée à 100 ns, - la Figure 4C montre la variation de la probabilité que le Quantronium soit mesuré dans l'état | l> en fonction de la durée du plateau, et ce pour deux valeurs du courant de plateau, induisant deux valeurs différentes de la fréquence de transition du Quantronium, - la Figure 5 est une représentation schématique d'un exemple de circuit dont les moyens de réinitialisation sont constitués d'éléments de commandes spécifiques de l'impulsion de lecture, - la Figure 6 est une représentation schématique d'un exemple de circuit dont les moyens de réinitialisation sont constitués d'éléments de commandes spécifiques de la phase δ du Qubit à l'aide d'une boucle magnétique située à proximité, - la Figure 7 est une représentation schématique d'un Qubit ionique, mettant en évidence le dispositif de communication avec une cavité électromagnétique et les moyens d'y déplacer l'ion, et - la Figure 8 est une représentation schématique d'un Qubit à « point quantique » dans un gaz bidimensionnel, mettant en évidence un circuit électrique induisant à la fois une modification de sa taille (et donc de la fréquence de transition du Qubit) et une absorption de son énergie dans un mode de fréquence donné.Brief description of the drawings Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the following description of particular embodiments, given by way of examples, with reference to the appended drawings, in which: - Figure 1 represents the block diagram an electronic Qubit based on Josephson junctions, of the Quantronium type, - Figure 2 is a three-dimensional diagram illustrating the choice of the operating point of a quantum bit device according to the invention, - Figure 3 shows examples of timing diagrams of signals involved in the manipulation or measurement of states measurements of a quantum bit device according to the invention, - Figure 4A shows the temporal representation of a reading current pulse applied to Quantronium after it has been prepared in the state | 1>, a plate placed on the rising edge of the pulse to carry out tests that can be moved to different values of the current in the read junction, with an adjustable duration, - Figure 4B shows the variation in the probability that the Quantronium is measured in the state M>, as a function of the current of the plateau placed on the rising edge of the read pulse, with a duration of the plateau which is here fixed at 100 ns, - Figure 4C shows the variation of the probability that Quantronium will be measured in the state | l> as a function of the duration of the plateau, and this for two values of the plateau current, inducing two different values of the transition frequency of the Quantronium, - Figure 5 is a schematic representation of an example of a circuit whose means of reset consist of specific control elements of the read pulse, - Figure 6 is a schematic representation of an example of a circuit whose reset means consist of specific control elements of the phase δ of the Qubit to using a magnetic loop located nearby, - Figure 7 is a schematic representation of an ionic Qubit, highlighting the communication device with an electromagnetic cavity and the means to move the ion there, and - Figure 8 is a schematic representation of a Qubit at "Quantum dot" in a two-dimensional gas, highlighting an electrical circuit inducing both a modification of its size (and therefore of the Qubit transition frequency) and an absorption of its energy in a given frequency mode.
Exposé détaillé de modes de réalisation particuliers de l'invention On décrira d'abord la réalisation préférentielle d'un Qubit électrique, et plus particulièrement le cas où ce Qubit est un circuit électrique supraconducteur réalisé à l'aide d'une boîte à paires de Cooper à deux jonctions Josephson, d'un circuit d'écriture comportant une électrode de grille, d'un circuit de lecture comprenant une jonction Josephson de lecture, d'énergie Josephson sensiblement supérieure à celle des jonctions Josephson de la boîte à paires de Cooper, et de moyens magnétiques aptes à ajuster la phase du Qubit, conformément à l'article publié dans la revue Science 1069372 du 04 mai 2002 « Manipulating the Quantum State of an Electrical Circuit » de D. Vion, A. Aassime, A. Cottet, P. Joyez, H. Pothier, C. Urbina, D. Esteve, M. H. Devoret. Un tel circuit, qui sera dans la suite dénommé Quantronium, est habituellement lu par l'application d'une impulsion de courant apte à faire basculer la jonction Josephson de lecture. En se référant à la figure 1 , on peut encore définir un tel Quantronium par le fait que : a) il comporte un îlot supraconducteur entre deux jonctions Josephson 101 , 102 d'énergie Josephson EJI et Ej2 comparables, ces jonctions étant comprises dans une boucle supraconductrice de type S, la boucle étant construite de telle manière que la fréquence de transition du Qubit puisse être ajustée électriquement à une valeur stationnaire des paramètres et perturbations extérieures, b) il comporte une électrode 131 capacitivement liée à l'îlot supraconducteur, que la configuration du circuit rend apte à régler la fréquence de transition entre les deux états du Qubit, cette électrode étant par ailleurs apte, lors des phases d'écriture, à placer le Qubit dans une superposition cohérente des deux états du Qubit, c) il comporte des moyens 133, 135 d'appliquer à la boucle supraconductrice un flux magnétique φ, que la configuration du circuit rend apte à régler la fréquence de transition voi entre les deux états du Qubit, d) il comporte une troisième jonction Josephson 105 dite de lecture, dont l'énergie Josephson EJL vaut de l'ordre de 50 fois à 100 fois, et préférentiellement environ 80 fois, l'énergie Josephson EJI ou E 2, des jonctions Josephson 101 , 102 définies ci-dessus, cette jonction Josephson de lecture 105 fonctionnant alors comme un court-circuit supraconducteur lors des phases d'écriture ou de maintien, et fonctionnant comme un détecteur à seuil lors de la phase de lecture, e) il comporte un circuit de lecture, indépendant du circuit d'écriture, galvaniquement connecté à la boucle supraconductrice du Qubit, et comportant, outre la jonction Josephson de lecture 105, d'une part des moyens 125 pour appliquer pendant l'étape de lecture une impulsion de courant lb de durée et d'amplitude ajustables, et d'autre part des moyens 126 de détection des sauts de phase aux bornes de la jonction Josephson de lecture 105 sous l'effet conjugué de l'état du Qubit et de l'impulsion de lecture.Detailed description of particular embodiments of the invention We will first describe the preferred embodiment of an electrical Qubit, and more particularly the case where this Qubit is a superconductive electrical circuit produced using a box of pairs of Cooper with two Josephson junctions, a write circuit comprising a gate electrode, a read circuit comprising a Josephson read junction, of Josephson energy substantially greater than that of the Josephson junctions of the Cooper pair box , and magnetic means capable of adjusting the phase of the Qubit, in accordance with the article published in the journal Science 1069372 of May 04, 2002 "Manipulating the Quantum State of an Electrical Circuit" by D. Vion, A. Aassime, A. Cottet , P. Joyez, H. Pothier, C. Urbina, D. Esteve, MH Devoret. Such a circuit, which will hereinafter be called Quantronium, is usually read by the application of a current pulse capable of switching the Josephson read junction. Referring to FIG. 1, one can further define such a Quantronium by the fact that: a) it comprises a superconducting island between two Josephson 101, 102 junctions of comparable Josephson EJI and Ej 2 energy, these junctions being included in a type S superconducting loop, the loop being constructed in such a way that the transition frequency of the Qubit can be electrically adjusted to a stationary value of the external parameters and disturbances, b) it comprises an electrode 131 capacitively linked to the superconducting island, the configuration of the circuit makes it possible to adjust the transition frequency between the two states of the Qubit, this electrode being moreover able, during the writing phases, to place the Qubit in a coherent superposition of the two states of the Qubit, c) it comprises means 133, 135 of applying to the superconductive loop a magnetic flux φ, that the configuration of the circuit makes it able to adjust the transition frequency voi between the two states of the Qubit, d) it comprises a third Josephson 105 junction called reading, whose Josephson EJL energy is of the order of 50 times to 100 times, and preferably approximately 80 times, the Josephson energy EJI or E 2 , of the Josephson junctions 101, 102 defined above, this Josephson junction of reading 105 then functioning as a superconductive short-circuit during the writing or holding phases, and functioning as a threshold detector during the reading phase, e) it includes a reading circuit, independent of the writing circuit, galvanically connected to the superconductive loop of the Qubit, and comprising, in addition to the junction ion Josephson for reading 105, on the one hand means 125 for applying during the reading step a current pulse lb of adjustable duration and amplitude, and on the other hand means 126 for detecting phase jumps at the terminals of the Josephson junction of reading 105 under the combined effect of the state of the Qubit and the reading impulse.
Pour ce Quantronium, la mise en œuvre préférentielle de l'invention comporte en plus des points a) à e), les points suivants qui apparaissent sur la figure 5 : f) un dispositif dissipatif 21 , ne présentant de la dissipation qu'à une ou quelques fréquences particulières, éloignées de la fréquence de transition nominale du Quantronium (typiquement de quelques GHz) ou de ses multiples ou sous multiples. Il est généralement réalisé par exemple à l'aide d'un circuit résonnant pourvu d'un élément résistif. Ce circuit 21 , placé aux bornes de la jonction Josephson de lecture 105, est représenté schématiquement sur les figures 5 et 6 par un circuit RLC comportant une résistance 157, dont la valeur n'est pas une imperfection de construction mais choisie volontairement à une valeur capable de dissiper l'énergie du Quantronium, un condensateur 159 et une inductance 158. g) des moyens de couplage 31 appliquant, au moyen de commande habituel que constitue le circuit de lecture, une impulsion de courant de valeur spécifique de manière à modifier l'énergie de transition du Qubit ΔE0ι = E-i - Eo , pour l'amener, à une valeur ΔE'0ι ≈.ΔEΘnv-, cette dernière valeur correspondant à la fréquence de résonance du circuit résonnant 21 pourvu d'un élément résistif. Par ailleurs, l'ensemble du circuit électrique d'un Quantronium est conçu de telle manière que sa structure et son fonctionnement soient les plus symétriques possibles. De plus, le Qubit est apte à être placé dans des conditions de fonctionnement qui favorisent le maintien de sa cohérence. Ces conditions de fonctionnement qui favorisent le maintien de la cohérence du Qubit objet de l'invention sont : 1) préalablement à son utilisation et durant la manipulation de l'état quantique, l'ajustement électrique de la fréquence de transition des deux états quantiques à une valeur stationnaire vis-à-vis de la tension continue Vg appliquée au condensateur 103 de capacité Cg sur l'électrode 131 n'appartenant pas à l'îlot de charges, et vis-à-vis du flux magnétique traversant le Qubit, 2) lors des phases d'écriture (manipulation de l'état quantique), l'annulation de l'ensemble des courants circulant dans la boucle du Qubit proprement dit, ceci par une combinaison particulière d'un flux magnétique et d'un courant dans la jonction de lecture 105, 3) le circuit de lecture n'est pas activé en permanence mais seulement à certains instants déterminés par des impulsions de lecture lb.For this Quantronium, the preferred implementation of the invention comprises, in addition to points a) to e), the following points which appear in FIG. 5: f) a dissipative device 21, exhibiting dissipation only at one or a few specific frequencies, far from the nominal transition frequency of Quantronium (typically a few GHz) or its multiples or sub-multiples. It is generally carried out for example using a resonant circuit provided with a resistive element. This circuit 21, placed at the terminals of the Josephson reading junction 105, is represented diagrammatically in FIGS. 5 and 6 by an RLC circuit comprising a resistor 157, the value of which is not a construction imperfection but chosen voluntarily to a value capable of dissipating the energy of the Quantronium, a capacitor 159 and an inductor 158. g) coupling means 31 applying, to the control means usual that constitutes the reading circuit, a current pulse of specific value so as to modify the transition energy of the Qubit ΔE 0 ι = Ei - Eo, to bring it, to a value ΔE ' 0 ι ≈.ΔE Θ nv-, this latter value corresponding to the resonant frequency of the resonant circuit 21 provided with a resistive element. Furthermore, the entire electrical circuit of a Quantronium is designed in such a way that its structure and operation are as symmetrical as possible. In addition, the Qubit is able to be placed in operating conditions which promote the maintenance of its consistency. These operating conditions which promote the maintenance of the coherence of the Qubit which is the subject of the invention are: 1) prior to its use and during the manipulation of the quantum state, the electrical adjustment of the transition frequency of the two quantum states to a stationary value with respect to the direct voltage V g applied to the capacitor 103 of capacitance C g on the electrode 131 not belonging to the charge island, and with respect to the magnetic flux passing through the Qubit , 2) during the writing phases (manipulation of the quantum state), the cancellation of all the currents flowing in the loop of the Qubit proper, this by a particular combination of a magnetic flux and a current in the read junction 105, 3) the read circuit is not permanently activated but only at certain times determined by read pulses l b .
L'îlot de charge peut, à travers le condensateur 103 de capacité Cg qui lui est connecté, être polarisé en charge. Ceci s'effectue en appliquant à l'électrode 131 du condensateur 103 n'appartenant pas à l'îlot, une superposition : d'une tension continue de polarisation Vg qui en pratique détermine la fréquence de résonance de la boucle que constitue le Qubit. d'une séquence d'oscillations de tension u(t) à cette fréquence de résonance, leur amplitude et leur nombre permettant de placer le Qubit dans une superposition cohérente a | θ> + b | l> de ses deux états quantiques. Les jonctions Josephson 101 , 102 délimitant l'îlot de charges sont choisies de manière telle que leur énergie Josephson Ej soit proche de leur énergie de Coulomb Ec. Chacune d'elles a une électrode qui fait partie de l'îlot supraconducteur, et une électrode qui n'en fait pas partie. Entre les électrodes de chacune de ces jonctions qui n'appartiennent pas à l'îlot, la différence de phase δ imposée par l'impulsion de courant de lecture fait circuler dans la boucle du Qubit des courants qui dépendent de son état. Ces deux jonctions Josephson 101 , 102 sont choisies de telle manière que leur énergie Ej soit très proche de leur énergie Ec, ce qui est généralement réalisé pour des jonctions de très petites dimensions. En outre, les énergies Josephson Ej des jonctions 101 , 102 présentent des valeurs les plus proches possibles. Les électrodes des jonctions Josephson n'appartenant pas à l'îlot se rejoignent pour former une boucle supraconductrice, l'ensemble formant le Qubit proprement dit. En réalité, cette boucle comporte aussi la troisième jonction Josephson 105, mais de dimensions beaucoup plus grandes de sorte que pour cette dernière, l'énergie Josephson Ej est très grande devant l'énergie de Coulomb Ec. C'est cette caractéristique qui permet à la jonction de lecture de se comporter, en dehors des périodes de lecture, comme un court circuit supraconducteur. Dans son fonctionnement nominal, correspondant à un maintien maximal de la cohérence, un Quantronium est réglé comme suit : Le fonctionnement d'un exemple de dispositif selon l'invention sera explicité à l'aide du schéma de principe de la Figure 1. L'îlot de charges est délimité par les isolants des jonctions Josephson 101 et 102. Ces jonctions 101 et 102 ont des caractéristiques très proches. Elles sont de très petites dimensions (environ 0,1 μm sur 0,1 μm) et conçues pour que le rapport E Ec de chacune soit compris entre 1 et 3. La valeur de ce rapport E Ec pour la jonction effective de la boîte à paires de Cooper 110, quatre fois plus élevée, est donc comprise entre etThe charge island can, through the capacitor 103 of capacitance C g which is connected to it, be polarized in charge. This is done by applying to the electrode 131 of the capacitor 103 not belonging to the island, a superposition: of a DC bias voltage V g which in practice determines the resonance frequency of the loop that constitutes the Qubit. of a sequence of voltage oscillations u (t) at this resonant frequency, their amplitude and their number allowing the Qubit to be placed in a coherent superposition a | θ> + b | l> of its two quantum states. The Josephson junctions 101, 102 delimiting the island of charges are chosen so that their Josephson Ej energy is close to their Coulomb Ec energy. Each of them has an electrode that is part of the superconducting island, and an electrode that is not part of it. Between the electrodes of each of these junctions which do not belong to the island, the phase difference δ imposed by the reading current pulse causes currents which depend on its state to flow in the Qubit loop. These two Josephson junctions 101, 102 are chosen such that their energy Ej is very close to their energy E c , which is generally achieved for junctions of very small dimensions. In addition, the Josephson energies Ej of the junctions 101, 102 have values as close as possible. The electrodes of the Josephson junctions not belonging to the island join to form a superconductive loop, the whole forming the Qubit proper. In reality, this loop also includes the third junction Josephson 105, but of much larger dimensions so that for the latter, the energy Josephson Ej is very large compared to the energy of Coulomb E c . It is this characteristic which enables the read junction to behave, outside of the read periods, like a superconductive short circuit. In its nominal operation, corresponding to maximum maintenance of coherence, a Quantronium is adjusted as follows: The operation of an example device according to the invention will be explained using the block diagram in Figure 1. The load island is delimited by the insulators of the Josephson 101 and 102 junctions. These junctions 101 and 102 have very similar characteristics. They are very small (about 0.1 μm by 0.1 μm) and designed so that the EE c ratio of each is between 1 and 3. The value of this EE c ratio for the effective junction of the box pairs of Cooper 110, four times higher, is therefore between and
4 et 12. La boucle supraconductrice se referme par une jonction de lecture 105 de dimensions très supérieures (environ 3 μm sur 0,3 μm), se comportant quasiment comme un court-circuit pour le Qubit en dehors des étapes de mesure. Ceci en raison de son énergie Josephson E environ 100 fois supérieure à l'énergie Josephson des jonctions 101 et 102. Par ailleurs, le rapport E Ec de cette jonction de lecture 105 est environ 5000 à 10000 fois plus élevé que le rapport E Ec des jonctions 101 et 102. Cette boucle est soumise à un flux magnétique φ ajustable induit soit par un aimant permanent, soit par une bobine 133 ou un fil électrique parcourus par un courant issu d'une source de courant 135, placés à proximité, éventuellement sur le même substrat que le qubit. Ce flux φ permet de régler la coordonnée δ du point de fonctionnement pendant la manipulation du qubit. En particulier, il permet de compenser un courant de repos négatif dans la jonction de lecture 105 en maintenant la phase δ à la valeur préférentielle. Cette combinaison de flux magnétique à travers la boucle et de courant de repos négatif dans la jonction de mesure 105 permet d'augmenter le pouvoir de discrimination des états 0 et 1 lors de la lecture, comme cela sera indiqué plus loin. Le circuit est réalisable avec tout matériau supraconducteur de type4 and 12. The superconductive loop closes with a reading junction 105 of much larger dimensions (approximately 3 μm by 0.3 μm), behaving almost like a short-circuit for the Qubit outside of the measurement steps. This is due to its Josephson E energy approximately 100 times greater than the Josephson energy of junctions 101 and 102. Furthermore, the EE c ratio of this reading junction 105 is approximately 5000 to 10000 times higher than the EE c ratio of junctions 101 and 102. This loop is subjected to an adjustable magnetic flux φ induced either by a permanent magnet, or by a coil 133 or an electric wire traversed by a current coming from a current source 135, placed nearby, possibly on the same substrate as the qubit. This flow φ makes it possible to adjust the coordinate δ of the operating point during the manipulation of the qubit. In particular, it makes it possible to compensate for a negative quiescent current in the read junction 105 by maintaining the phase δ at the preferred value. This combination of magnetic flux through the loop and negative quiescent current in the measurement junction 105 makes it possible to increase the discriminating power of the states 0 and 1 during reading, as will be indicated below. The circuit can be produced with any type of superconductive material
5 comme par exemple l'aluminium ou le niobium. La réalisation préférentielle a été effectuée sur un substrat Si/Si02 par dépôt sous vide de films conducteurs en aluminium. Les jonctions Josephson 101 et 102 sont réalisées par deux rubans d'aluminium déposés suivant un même axe, mais séparés de quelques centaines de nanomètres. Ces rubans sont oxydés en Al202. Puis un troisième ruban de faible longueur est déposé au niveau de la séparation entre les deux premiers rubans de telle sorte que ce ruban recouvre les deux premiers sur deux aires d'environ 0,1 μm x 0,1 μm chacune, constituant de ce fait les deux jonctions Josephson 101 , 102. Ce troisième ruban constitue l'îlot de la boîte à paires de Cooper, et donc aussi la première armature 131 du condensateur 103 de capacité Cg. Parallèlement à ce nouveau ruban, un autre ruban est réalisé, qui constituera la seconde armature du condensateur 103. L'îlot de charges ainsi formé est de faibles dimensions. Le reste de la boucle du qubit proprement dit est réalisé de manière analogue, mais les dimensions de la jonction Josephson de lecture 105 sont bien plus importantes, environ 1 μm2. La température de fonctionnement du circuit doit être largement inférieure à l'énergie de transition du Qubit divisée par la constante de Boltzmann kβ. Elle est en pratique de l'ordre de 50 mK, et est obtenue avec un réfrigérateur à dilution He3/He . La fréquence de transition du Qubit dépend des paramètres extérieurs que sont la charge couplée à l'îlot et le flux magnétique à travers la boucle. Un bruit en charge électrique ou en flux magnétique est donc susceptible de faire varier cette fréquence de transition durant la manipulation du Qubit, et donc d'induire un déphasage aléatoire responsable de la décohérence de son état quantique. La sensibilité à ces bruits est donc minimale aux points de fonctionnement F-i, F2, F3 où la fréquence de transition v01 est stationnaire vis-à-vis des paramètres extérieurs. Ces points de fonctionnement sont donc préférentiels. Pour un Qubit selon l'invention les points possibles sont le point selle noté Fi sur la Figure 2 (Ng=0.5 et δ =0) ainsi que le point sommet F2 ou F3 à 2π près (Ng=0 ou 1 et δ =0) du graphe tridimensionnel. Dans le fonctionnement nominal, correspondant à un maintien maximal de la cohérence, l'inscription d'un état ou d'une superposition cohérente d'états dans un Quantronium est effectuée comme suit : Les phases d'inscription du Quantronium se situent dans le cadre des conditions générales de fonctionnement qui correspondent à un maintien maximal de la cohérence, à savoir : 1) préalablement à son utilisation et durant la manipulation de l'état quantique, l'ajustement électrique de la fréquence de transition des deux états quantiques à une valeur stationnaire vis-à-vis de la tension continue Vg appliquée au condensateur 103 de capacité Cg sur l'électrode 131 n'appartenant pas à l'îlot de charges, et vis-à-vis du flux magnétique traversant le qubit, 2) lors des phases d'écriture (manipulation de l'état quantique), l'annulation de l'ensemble des courants circulant dans la boucle du qubit proprement dit, ceci par une combinaison particulière d'un flux magnétique et d'un courant dans la jonction de lecture 105. L'écriture s'effectue d'une part en agissant sur le degré de liberté de charge en appliquant à l'électrode de grille 131 de la boîte 110 (couplage par le condensateur 103 de capacité Cg) une tension continue Vg à partir d'une source de tension 121 pour atteindre le point de fonctionnement optimal Ng=1/2, où Ng représente la charge de polarisation réduite de l'îlot CgVg/2e) et d'autre part, à partir d'une source 122, des impulsions radiofréquence u(t) à la résonance avec le Qubit de la boîte 110. L'amplitude de la tension alternative u(t) correspond à une charge couplée de l'ordre de 0,01 fois 2e. Lors des phases de lecture, un Quantronium procède comme suit : Pour la lecture de l'état du qubit, un générateur de courant 125 en parallèle avec la jonction Josephson de lecture 105 génère une impulsion l (Figure 3) d'intensité et de durée ajustables (typiquement 100 ns). Lors d'une impulsion, ce générateur de courant 125 induit aux bornes de la jonction Josephson de lecture 105 une différence de phase supraconductrice qui, avec la différence de phases supraconductrices δ aux bornes de la boîte à paires de Cooper 100 et avec le flux magnétique φ traversant la boucle, vérifie l'équation suivante : δ = γ + φ/φo 2π au signe près où φ0 est le quantum de flux magnétique. Au point de fonctionnement Fi (Ng = 0 δ = 0) pendant le temps de l'impulsion de lecture, la phase γ subit un déplacement qui engendre un déplacement de la phase δ. La jonction de lecture 105 commute autour de γ = π/2. Durant la lecture, le courant doit être proche du courant critique de la jonction de lecture 105 de façon à avoir des taux de transition respectivement proches de 0% et de 100% pour les deux états du qubit. Le courant de polarisation lb en dehors de la lecture est choisi pour maintenir le circuit au point F choisi tels que les points F^ F2, F3 de la Figure 2. Enfin, le choix du flux φ couplé à la boucle supraconductrice peut être optimisé pour que les courants de boucle i0 et associés aux états | θ> et | l > , révélés par l'impulsion de lecture, soient les plus différents possibles. Une optimisation de la lecture de l'état du Qubit selon l'invention est réalisée en choisissant le flux magnétique φ induit au travers de la boucle supraconductrice pour que les courants de boucle i0 et H associés aux états 10> et | l>, révélés par l'impulsion de lecture, soient les plus différents possibles. Pour compenser ce flux magnétique et maintenir une phase δ nulle correspondant au point de fonctionnement Fj, le générateur de courant de lecture délivre en dehors des séquences de lecture, non pas un courant de repos nul, mais un courant de repos de l'ordre de -0,25 Ibc, négatif par rapport au sens des impulsions de lecture. La valeur de crête Ibc de ces impulsions reste inchangée. Selon cette optimisation préférentielle, le déplacement en phase δ au cours de l'impulsion de lecture sera compris entre π/2 et π. Dans le fonctionnement nominal de ce Qubit, correspondant à un maintien maximal de la cohérence, le découplage du Qubit de la jonction de lecture est obtenu comme suit : La boucle de lecture a des modes propres dont la fréquence doit être la plus éloignée possible de la fréquence propre de la boucle du Qubit proprement dit afin d'éviter la relaxation du Qubit vers son état fondamental | θ>. Cette séparation entre les fréquences propres du Qubit et de la jonction de lecture existe déjà du fait de la différence importante entre les dimensions et les caractéristiques de la jonction Josephson de lecture 105, et celles des jonctions Josephson 101 , 102 délimitant l'îlot. Elle est volontairement augmentée par l'ajout d'un ou plusieurs condensateurs aux bornes de la jonction Josephson de lecture 105. En résumé, l'aptitude d'un Quantronium à évoluer de manière cohérente est obtenue par le respect de trois conditions : a) la première condition vise à supprimer l'effet du bruit en charge vu par l'îlot. Contrairement à la boîte de Cooper mesurée en charge, il est possible selon l'invention de choisir le rapport entre les paramètres énergie Josephson Ej et énergie de Coulomb Ec de façon à pouvoir simultanément : - assurer l'anharmonicité du spectre des énergies pour former effectivement un Qubit, - rendre la fréquence de transition quasi-complètement insensible au bruit en charge, - manipuler l'état du Qubit par application de tensions radiofréquence sur la grille 131 de l'îlot. b) la seconde condition vise à limiter la relaxation du Qubit, qui contribue à la décohérence, lorsque ce dernier est placé dans son état excité conventionnellement noté 1 1>. En effet, un Qubit peut se désexciter en transférant son énergie à son environnement immédiat, en l'occurrence ici dans l'ensemble du circuit électrique. Plus précisément, ce transfert s'effectue vers la partie réelle 157 de l'impédance électrique équivalente 157, 158 telle qu'elle est vue du Qubit (Figures 5 et 6). Cette impédance, même minimisée, ne peut être rigoureusement nulle. Pour que le transfert d'énergie soit nul, il faut donc imposer comme condition qu'aucun courant ne circule dans la boucle supraconductrice du Qubit. Cette condition d'annuler le courant global de la boucle du Qubit, résultant de l'état du Qubit ou de la superposition cohérente de ses états, est obtenue en réglant précisément le flux magnétique à une valeur nulle au moyen d'un flux antagoniste appliqué à la boucle du Qubit par un champ B appliqué soit par un aimant permanent adéquat soit par une boucle d'induction parcourue par un courant de commande. Cette condition doit être vérifiée pendant les phases d'écriture et de maintien, quel que soit l'état du Qubit et donc quel que soit le flux à annuler. c) la troisième condition vise à limiter l'influence des paramètres d'environnement sur la décohérence. Si on note par IΨ(t=0)> l'état superposé suivant : |ψ(t=0)> = | θ> + | 1> Idéalement, cet état évolue librement par déphasage relatif des composantes 10> et 1 1 > à la fréquence de transition voi du Qubit : IΨ(t)> = 10> + exp(ivo-ιt) | 1 > Si la fréquence de transition voi dépend de paramètres extérieurs que l'on représente par la variable générique x, tout bruit sur cette variable générique x se traduit par une fluctuation de la fréquence de transition v0ι et donc par une erreur aléatoire sur le déphasage relatif des composantes 10> et 1 1 > : C'est le phénomène de décohérence. La décohérence est donc minimale quand la fréquence de transition voi est stationnaire vis-à- vis de x, c'est-à-dire quand est remplie la condition : dv0ι / dx = 0 Pour l'invention, les paramètres extérieurs dont dépend la fréquence de transition v0ι, et qui ont été symbolisés par la variable générique x, sont essentiellement au nombre de deux : la tension continue Vg appliquée au condensateur 103 et le flux magnétique φ à travers la boucle supraconductrice constituant le Qubit proprement dit. Les valeurs de Vg et φ sont donc ajustées de telle sorte que soient remplies simultanément les deux conditions : dv0ι / dVg = 0 dv0ι / dφ =0 ce qui minimise la décohérence, notamment dans le cas d'un état superposé du Qubit. On décrira maintenant la mise en œuvre du dispositif de réinitialisation selon l'invention dans le cadre d'une association avec un Quantronium. L'invention consiste à générer une excursion transitoire de l'une au moins des trois conditions mentionnées ci-dessus hors des conditions fonctionnelles, pour placer au contraire le Qubit dans des conditions induisant un échange d'énergie au voisinage de la fréquence propre de ce Qubit, afin d'obtenir rapidement une décohérence par relaxation. Ces conditions correspondent électriquement à un envoi d'énergie dans des résonances de degrés de liberté secondaires du circuit, puis à une dissipation de cette énergie par voie résistive. Le dispositif dissipatif résonnant est placé aux bornes de la jonction Josephson de lecture. Il est représenté schématiquement sur la figure 5 par un circuit RLC comportant une résistance 157 volontairement dissipative, un condensateur 159 et une self 158. Il peut tout aussi bien être représenté d'une manière équivalente par une self, un condensateur et une résistance en parallèle, car en réalité aux fréquences considérées les constantes sont réparties. Un élément quelconque de circuit imprimé comporte simultanément des caractéristiques selfiques, et capacitives quasiment impossibles à localiser physiquement, comme cela est bien connu en hyperfréquences. En outre ces caractéristiques dépendent aussi de son environnement immédiat, au point que sa géométrie, même donnée avec précision, ne suffit pas à déterminer ses caractéristiques réparties. On se contentera de définir sa fréquence de résonance correspondant, comme vu précédemment, à un degré de liberté particulier ΔEenv pouvant absorber l'énergie de transition ΔE0ι = E-i - E0 du Qubit lorsque celle-ci est amenée à la valeur ΔE'0ι ≈ ΔEenv Dans le cas particulier considéré, cette fréquence se situe autour de 8, 06 GHz. Les moyens de couplage temporaire au Qubit pour sa réinitialisation peuvent présenter plusieurs variantes. Selon la variante préférentielle, on applique, au moyen de commande habituel que constitue le circuit de lecture, une impulsion de courant de valeur spécifique de l'ordre de - 130 nA de manière à diminuer le temps de relaxation Ti à 59 ns, et porter au bout de ce temps la probabilité de lire l'information initiale à environ 32%, soit pour un temps de réinitialisation de plusieurs fois Ti une valeur très proche de zéro. Une seconde variante préférentielle consiste à utiliser un second générateur de courant 155 (module 31) aux bornes de la jonction Josephson de lecture, spécifique au dispositif de réinitialisation selon l'invention, conformément au schéma de la Figure 5. L'équivalence de ces deux variantes va de soi pour un électronicien, il est équivalent d'ajouter un second générateur de courant ou d'utiliser le même générateur de courant doté d'une entrée de commande, spécifique ou non, apte à recevoir des impulsions de réinitialisation. Pour la clarté du schéma, on a représenté schématiquement ces moyens de couplage par des moyens additionnels 155 pour appliquer pendant l'étape de réinitialisation une impulsion de courant l'b .(figures 5 et 6). Le fonctionnement de l'invention sera expliqué à l'aide des figures 4A à 4C. La figure 4A représente, en fonction du temps, l'amplitude d'une impulsion lb de courant de lecture appliquée au Quantronium aux bornes de la jonction Josephson de lecture 105 par le générateur de courant 125. Cette impulsion part d'une valeur de repos de l'ordre de -300 nA favorable au maintien de la cohérence. Au préalable, ce Quantronium a été préparé dans l'état 1 1 > à un instant repéré par le pic vertical descendant en pointillés, marqué « μw puise ». A une valeur arbitrairement représentée à -130 nA, on a représenté une stabilisation du courant dénommée plateau de courant. Puis l'impulsion de lecture se poursuit jusqu'à une valeur de l'ordre de 400 nA; un plateau a été placé sur le front de montée de l'impulsion pour tester l'invention. De nombreuses valeurs ont été testées pour l'amplitude de ce plateau, ainsi que pour sa durée. La figure 4B montre, pour toutes les valeurs de ce plateau de courant noté Ipiateau la probabilité qu'il y a de lire l'état 1 1> préparé dans le bit quantique à l'instant du « μw puise ». Toutes ces mesures ont été faites avec une durée de 100 ns du plateau de courant Ipiateau- On remarque sur cette figure de fortes variations de cette probabilité. Plus cette probabilité est élevée, comme pour la première flèche, verticale ascendante, à l'abscisse -320 nA, plus l'information lue se rapproche de l'information inscrite : la cohérence est bonne et le temps T^ de relaxation vaut 730 ns. Plus cette probabilité est faible, comme pour la seconde flèche, verticale descendante, à l'abscisse -130 nA, plus l'information lue s'éloigne de l'information inscrite associée à l'état 1 1 > : le bit quantique perd facilement sa cohérence par relaxation, et le temps T-i de relaxation chute à 59 ns. Pour les deux valeurs de courant de plateau -320 nA et -130 nA, la figure 4C montre la variation de la probabilité que le Quantronium soit mesuré dans l'état 1 1 > en fonction de la durée du plateau. Or nous avons vu qu'une impulsion de lecture induit aux bornes de la jonction Josephson de lecture 105 une différence de phase supraconductrice qui, avec la différence de phases supraconductrices δ aux bornes de la boîte de Cooper 110 et avec le flux magnétique φ traversant la boucle, vérifie l'équation suivante : δ = γ + φ/φo 2π au signe près où φ0 est le quantum de flux magnétique. Au point de fonctionnement, par exemple selon la figure 2 le point Fi (Ng = 0 δ = 0) pendant le temps de cette impulsion de lecture, la phase γ subit un déplacement qui engendre un déplacement de la phase δ. Pendant la durée du palier, le point de fonctionnement se déplace sur la courbe de la figure 2 en suivant un plan défini par Ng constant. Ainsi par exemple le point F-i devient-il F'i pendant la durée du plateau de courant Ipiateau- La fréquence de transition du bit quantique qui était ΔE0ι = E-. - Eo au point de fonctionnement F-i, devient ΔE'0ι = E'i - E'0 au point de fonctionnement F'-i. Il suffit alors de choisir la fréquence du circuit résonnant pour que ΔEenv ≈ ΔE'0-ι. Cette valeur du courant I iateau peut en pratique être obtenue indifféremment avec des consignes spécifiques appliquées au générateur de courant 125 conçu pour l'impulsion de lecture, ou par un second générateur de courant l'b 155 connecté en parallèle à cet effet. A titre indicatif, avec un courant de -130 nA, et une fréquence de résonance du circuit dissipatif de l'ordre de 8,06 GHz, on obtient un temps de relaxation Ti inférieur à 60 ns, et une probabilité de relaxation atteignant 97% au bout de 200 ns. Il va de soi que plus le dispositif quantique considéré est apte à maintenir longtemps sa cohérence, plus le dispositif de relaxation selon l'invention est avantageux. La figure 6 montre une variante de réalisation dans laquelle les moyens de couplage ou premiers moyens comprennent un module 32 avec une bobine magnétique 140 placée au voisinage du Qubit et agissant sur sa phase δ, et un générateur 145 d'impulsions de courant d'amplitude adéquate pour amener temporairement l'énergie de transition ΔE01 à une valeur ΔE'oi égale à ou proche de la valeur ΔEenv du pic d'absorption. On procédera maintenant, en référence à la figure 7, à la description d'une réalisation préférentielle de l'invention mettant en œuvre un Qubit ionique. L'état énergétique de l'atome ou de l'ion 1 change sous l'effet de l'absorption ou de l'émission d' un photon de fréquence v01 correspondant à l'énergie de transition du Qubit. La condition que l'on recherche pour écrire une information dans le Qubit ou le laisser évoluer de manière cohérente consiste à le placer dans une cavité électromagnétique 2 suffisamment petite pour qu'elle ne puisse absorber aucun photon à la fréquence v01. Selon l'invention, le dispositif dissipatif correspond à un environnement dans lequel peut se produire une absorption ou une émission de photon (cavité 4). Le dispositif de commande consiste soit en moyens aptes à faire varier les dimensions de l'espace dans lequel cet atome ou cet ion 1 est confiné (comme par exemple un ensemble de faisceaux laser, ou des moyens générant un champ magnétique approprié) , soit en un dispositif à laser ou électromagnétique le déplaçant d'une cavité 2 où il est confiné dans une cavité 4 significativement plus grande (voire une absence de cavité) pour qu'il puisse se désexciter spontanément. Ainsi, dans le cas d'un atome ou ion 1 réalisant un Qubit à deux niveaux d'énergie, le Qubit est soit piégé à l'aide de champs électromagnétiques, soit libre de se déplacer du fait de sa vitesse propre. La cavité électromagnétique 2 a une absorption très faible et donc un facteur de qualité élevé. Selon les cas, cette cavité peut avoir : une fréquence propre égale à ou proche de la fréquence de transition du Qubit si elle est utilisée pour un contrôle cohérent de ce Qubit, ou pour médier une interaction avec un autre Qubit pouvant entrer dans la cavité ultérieurement ; une fréquence propre fondamentale sensiblement plus élevée que la fréquence de transition du Qubit, afin d'éviter tout échange d'énergie entre la cavité et le Qubit. Pour la réinitialisation rapide, l'atome ou l'ion 1 est déplacé5 such as for example aluminum or niobium. The preferential production was carried out on an Si / Si0 2 substrate by vacuum deposition aluminum conductive films. The Josephson 101 and 102 junctions are made by two aluminum strips deposited along the same axis, but separated by a few hundred nanometers. These ribbons are oxidized to Al 2 0 2 . Then a third ribbon of short length is deposited at the level of the separation between the first two ribbons so that this ribbon covers the first two in two areas of approximately 0.1 μm x 0.1 μm each, thereby constituting the two Josephson junctions 101, 102. This third ribbon constitutes the island of the Cooper pair box, and therefore also the first armature 131 of the capacitor 103 of capacitance C g . In parallel with this new ribbon, another ribbon is produced, which will constitute the second armature of the capacitor 103. The charge island thus formed is of small dimensions. The rest of the qubit loop proper is carried out in an analogous manner, but the dimensions of the Josephson junction of reading 105 are much larger, around 1 μm 2 . The operating temperature of the circuit must be much lower than the transition energy of the Qubit divided by the Boltzmann constant kβ. It is in practice of the order of 50 mK, and is obtained with a He 3 / He dilution refrigerator. The Qubit's transition frequency depends on the external parameters of the charge coupled to the island and the magnetic flux through the loop. A noise in electrical charge or in magnetic flux is therefore likely to vary this transition frequency during the manipulation of the Qubit, and therefore to induce a random phase shift responsible for the decoherence of its quantum state. The sensitivity to these noises is therefore minimal at the operating points Fi, F 2 , F 3 where the transition frequency v01 is stationary with respect to the external parameters. These operating points are therefore preferential. For a Qubit according to the invention the possible points are the saddle point noted Fi in Figure 2 (N g = 0.5 and δ = 0) as well as the vertex point F 2 or F 3 to within 2π (N g = 0 or 1 and δ = 0) of the three-dimensional graph. In nominal operation, corresponding to a maximum maintenance of coherence, the registration of a state or a coherent superposition of states in a Quantronium is carried out as follows: The phases of registration of Quantronium are located in the frame general operating conditions which correspond to maximum maintenance of coherence, namely: 1) before its use and during the manipulation of the quantum state, the electrical adjustment of the transition frequency of the two quantum states to a value stationary with respect to the DC voltage V g applied to the capacitor 103 of capacitance C g on the electrode 131 not belonging to the charge island, and with respect to the magnetic flux passing through the qubit, 2 ) during the writing phases (manipulation of the quantum state), the cancellation of all the currents flowing in the loop of the qubit proper, this by a particular combination of a magnetic flux and of a current in the reading junction 105. The writing is carried out on the one hand by acting on the degree of freedom of charge by applying to the gate electrode 131 of the box 110 (coupling by the capacitor 103 capacitance C g ) a direct voltage V g from a voltage source 121 to reach the optimal operating point N g = 1/2, where N g represents the reduced polarization charge of the island C g V g / 2e) and on the other hand, from a source 122, radiofrequency pulses u (t) at resonance with the Qubit of the box 110. The amplitude of the alternating voltage u (t) corresponds to a load coupled of the order of 0.01 times 2e. During the reading phases, a Quantronium proceeds as follows: To read the state of the qubit, a current generator 125 in parallel with the Josephson junction of reading 105 generates a pulse l (Figure 3) of intensity and duration adjustable (typically 100 ns). During a pulse, this current generator 125 induces across the terminals of the junction Josephson of reading 105 a superconductive phase difference which, with the superconductive phase difference δ at the terminals of the Cooper 100 pair box and with the magnetic flux φ passing through the loop, satisfies the following equation: δ = γ + φ / φo 2π to the nearest sign where φ 0 is the quantum of magnetic flux. At the operating point Fi (N g = 0 δ = 0) during the time of the read pulse, the phase γ undergoes a displacement which generates a displacement of the phase δ. The read junction 105 switches around γ = π / 2. During the reading, the current must be close to the critical current of the reading junction 105 so as to have transition rates respectively close to 0% and 100% for the two states of the qubit. The bias current l b outside of the reading is chosen to maintain the circuit at the point F chosen such as the points F ^ F 2 , F 3 of Figure 2. Finally, the choice of the flux φ coupled to the superconductive loop can be optimized so that the loop currents i 0 and associated with the states | θ> and | l>, revealed by the reading pulse, are as different as possible. An optimization of the reading of the state of the Qubit according to the invention is carried out by choosing the magnetic flux φ induced through the superconductive loop so that the loop currents i 0 and H associated with states 10> and | l>, revealed by the reading pulse, are as different as possible. To compensate for this magnetic flux and maintain a zero phase δ corresponding to the operating point Fj, the reading current generator delivers, outside the reading sequences, not a zero quiescent current, but a quiescent current of the order of -0.25 I bc , negative with respect to the direction of the reading pulses. The peak value I bc of these pulses remains unchanged. According to this preferential optimization, the displacement in phase δ during the pulse of reading will be between π / 2 and π. In the nominal operation of this Qubit, corresponding to a maximum maintenance of coherence, the decoupling of the Qubit from the read junction is obtained as follows: The read loop has eigenmodes whose frequency must be as far as possible from the natural frequency of the Qubit loop proper to avoid relaxation of the Qubit toward its ground state | θ>. This separation between the natural frequencies of the Qubit and the read junction already exists due to the significant difference between the dimensions and characteristics of the Josephson read junction 105, and those of the Josephson junctions 101, 102 delimiting the island. It is voluntarily increased by the addition of one or more capacitors at the terminals of the Josephson junction of reading 105. In summary, the ability of a Quantronium to evolve in a coherent manner is obtained by respecting three conditions: a) the first condition aims to eliminate the effect of noise under load seen by the island. Unlike the Cooper box measured under load, it is possible according to the invention to choose the ratio between the Josephson energy parameters Ej and Coulomb energy E c so as to be able simultaneously: - to ensure the anharmonicity of the spectrum of energies to form actually a Qubit, - make the transition frequency almost completely insensitive to noise under load, - manipulate the state of the Qubit by applying radiofrequency voltages to the gate 131 of the island. b) the second condition aims to limit the relaxation of the Qubit, which contributes to decoherence, when the latter is placed in its excited state conventionally noted 1 1>. Indeed, a Qubit can get excited by transferring its energy to its immediate environment, in this case here in the entire electrical circuit. More precisely, this transfer takes place towards the real part 157 of the equivalent electrical impedance 157, 158 as seen from the Qubit (Figures 5 and 6). This impedance, even minimized, cannot be strictly zero. For the energy transfer to be zero, it is therefore necessary to impose as a condition that no current flows in the superconductive loop of the Qubit. This condition of canceling the global current of the Qubit loop, resulting from the state of the Qubit or from the coherent superposition of its states, is obtained by precisely adjusting the magnetic flux to a zero value by means of an antagonistic flux applied to the Qubit loop by a B field applied either by a suitable permanent magnet or by an induction loop traversed by a control current. This condition must be checked during the writing and maintenance phases, whatever the state of the Qubit and therefore whatever the flow to be canceled. c) the third condition aims to limit the influence of environmental parameters on decoherence. If we denote by IΨ (t = 0)> the following superimposed state: | ψ (t = 0)> = | θ> + | 1> Ideally, this state evolves freely by relative phase shift of the components 10> and 1 1> at the transition frequency voi of the Qubit: IΨ (t)> = 10> + exp (ivo-ιt) | 1> If the transition frequency voi depends on external parameters which are represented by the generic variable x, any noise on this generic variable x results in a fluctuation of the transition frequency v 0 ι and therefore by a random error on the relative phase shift of components 10> and 1 1>: This is the phenomenon of decoherence. The decoherence is therefore minimal when the transition frequency voi is stationary with respect to x, that is to say when the condition is fulfilled: dv 0 ι / dx = 0 For the invention, the external parameters on which the transition frequency v 0 ι depends, and which have been symbolized by the generic variable x, are essentially two in number: the DC voltage V g applied to the capacitor 103 and the magnetic flux φ through the superconducting loop constituting the Qubit proper. The values of V g and φ are therefore adjusted so that the two conditions are fulfilled simultaneously: dv 0 ι / dV g = 0 dv 0 ι / dφ = 0 which minimizes the decoherence, in particular in the case of a state superimposed on the Qubit. The implementation of the reset device according to the invention will now be described in the context of an association with a Quantronium. The invention consists in generating a transient excursion of at least one of the three conditions mentioned above outside of the functional conditions, in order to place the Qubit on the contrary in conditions inducing an energy exchange in the vicinity of the natural frequency of this Qubit, in order to quickly obtain decoherence by relaxation. These conditions electrically correspond to a sending of energy in resonances of secondary degrees of freedom of the circuit, then to a dissipation of this energy by resistive way. The resonant dissipative device is placed at the terminals of the Josephson reading junction. It is represented schematically in FIG. 5 by an RLC circuit comprising a voluntarily dissipative resistor 157, a capacitor 159 and a choke 158. It can just as easily be represented in an equivalent manner by a choke, a capacitor and a resistance in parallel , because in reality at the frequencies considered the constants are distributed. Any printed circuit element simultaneously has inductive and capacitive characteristics which are almost impossible to locate physically, as is well known in microwave. In addition, these characteristics also depend on its immediate environment, to the point that its geometry, even given with precision, is not sufficient to determine its distributed characteristics. We will simply define its resonant frequency corresponding, as seen above, to a particular degree of freedom ΔE e nv which can absorb the transition energy ΔE 0 ι = Ei - E 0 of the Qubit when it is brought to the value ΔE ' 0 ι ≈ ΔE in v In the particular case considered, this frequency is around 8.06 GHz. The means of temporary coupling to the Qubit for its reinitialization can have several variants. According to the preferred variant, a current pulse of specific value of the order of - 130 nA is applied, by the usual control means which constitutes the reading circuit, so as to reduce the relaxation time Ti to 59 ns, and bring at the end of this time the probability of reading the initial information at around 32%, or for a reset time of several times Ti a value very close to zero. A second preferred variant consists in using a second current generator 155 (module 31) at the terminals of the Josephson read junction, specific to the reset device according to the invention, in accordance with the diagram in Figure 5. The equivalence of these two variants goes without saying for an electronics engineer, it is equivalent to adding a second current generator or using the same current generator provided with a control input, specific or not, capable of receiving reset pulses. For clarity of the diagram, there is shown schematically the coupling means by additional means 155 to be applied during the reset step, a pulse of current I 'b. (Figures 5 and 6). The operation of the invention will be explained using FIGS. 4A to 4C. FIG. 4A represents, as a function of time, the amplitude of a pulse l b of reading current applied to Quantronium at the terminals of the Josephson junction of reading 105 by the current generator 125. This pulse starts from a quiescent value of the order of -300 nA favorable for maintaining consistency. Beforehand, this Quantronium was prepared in state 1 1> at an instant identified by the vertical peak descending in dotted lines, marked “μw draws”. At a value arbitrarily represented at -130 nA, there is shown a stabilization of the current called the current plateau. Then the reading pulse continues until a value of the order of 400 nA; a plate was placed on the rising edge of the pulse to test the invention. Many values have been tested for the amplitude of this plateau, as well as for its duration. FIG. 4B shows, for all the values of this current plateau denoted Ipiateau, the probability that there is to read the state 1 1> prepared in the quantum bit at the time of the "μw draws". All these measurements were made with a duration of 100 ns from the Ipiateau current plateau. We note in this figure large variations in this probability. The higher this probability, as for the first upward vertical arrow, at the abscissa -320 nA, the more the information read approaches the information entered: the consistency is good and the relaxation time T ^ is worth 730 ns . The lower this probability, as for the second downward vertical arrow, at the abscissa -130 nA, the more the information read moves away from the recorded information associated with the state 1 1>: the quantum bit easily loses its coherence by relaxation, and the relaxation time Ti drops to 59 ns. For the two values of plateau current -320 nA and -130 nA, FIG. 4C shows the variation of the probability that Quantronium is measured in the state 1 1> as a function of the duration of the plateau. Now we have seen that a reading pulse induces at the terminals of the Josephson junction of reading 105 a difference in superconductive phase which, with the difference in superconductive phases δ at the terminals of the Cooper box 110 and with the magnetic flux φ crossing the loop, check the following equation: δ = γ + φ / φo 2π to the nearest sign where φ 0 is the quantum of magnetic flux. At the operating point, for example according to FIG. 2, the point Fi (N g = 0 δ = 0) during the time of this read pulse, the phase γ undergoes a displacement which generates a displacement of the phase δ. During the duration of the plateau, the operating point moves on the curve of FIG. 2 following a plane defined by N g constant. Thus for example the point Fi becomes F'i during the duration of the current plateau Ipiateau- The transition frequency of the quantum bit which was ΔE 0 ι = E-. - Eo at the operating point Fi, becomes ΔE ' 0 ι = E'i - E' 0 at the operating point F'-i. It then suffices to choose the frequency of the resonant circuit so that ΔE in v ≈ ΔE ' 0 -ι. This value of the current I water can in practice be obtained indifferently with specific instructions applied to the current generator 125 designed for the reading pulse, or by a second current generator l'b 155 connected in parallel for this purpose. As an indication, with a current of -130 nA, and a resonance frequency of the dissipative circuit of about 8.06 GHz, a relaxation time Ti less than 60 ns is obtained, and a probability of relaxation reaching 97% after 200 ns. It goes without saying that the longer the quantum device considered is able to maintain its consistency for a long time, the more advantageous the relaxation device according to the invention. FIG. 6 shows an alternative embodiment in which the coupling means or first means comprise a module 32 with a magnetic coil 140 placed in the vicinity of the Qubit and acting on its phase δ, and a generator 145 of amplitude current pulses suitable for temporarily bringing the transition energy ΔE 01 to a value ΔE'oi equal to or close to the value ΔE env of the peak absorption. We will now proceed, with reference to FIG. 7, to the description of a preferred embodiment of the invention implementing an ionic Qubit. The energy state of the atom or ion 1 changes under the effect of the absorption or the emission of a photon of frequency v 01 corresponding to the transition energy of the Qubit. The condition which one seeks to write information in the Qubit or let it evolve in a coherent manner consists in placing it in an electromagnetic cavity 2 small enough so that it cannot absorb any photon at the frequency v 01 . According to the invention, the dissipative device corresponds to an environment in which absorption or emission of photons can occur (cavity 4). The control device consists either of means capable of varying the dimensions of the space in which this atom or ion 1 is confined (such as for example a set of laser beams, or means generating an appropriate magnetic field), or by a laser or electromagnetic device moving it from a cavity 2 where it is confined in a significantly larger cavity 4 (or even an absence of cavity) so that it can spontaneously de-energize. Thus, in the case of an atom or ion 1 making a Qubit with two energy levels, the Qubit is either trapped using electromagnetic fields, or free to move due to its own speed. The electromagnetic cavity 2 has a very low absorption and therefore a high quality factor. Depending on the case, this cavity can have: a natural frequency equal to or close to the Qubit transition frequency if it is used for a coherent control of this Qubit, or to mediate an interaction with another Qubit which can enter the cavity later ; a significantly higher fundamental natural frequency than the Qubit transition frequency, in order to avoid any exchange of energy between the cavity and the Qubit. For quick reset, atom or ion 1 is moved
(référence 3) soit sous l'effet de sa vitesse initiale propre, soit par application d'un champ électromagnétique locomoteur, appliqué par des moyens non représentés sur le dessin, vers la zone où ce Qubit pourra relaxer rapidement dans son état fondamental. Dans le cas où l'atome ou l'ion se déplace sous l'effet de sa vitesse initiale, les premiers moyens du dispositif selon l'invention qui définissent un dispositif de couplage comprennent simplement des moyens de suppression temporaire des moyens qui maintiennent cet atome ou cet ion dans la cavité à très faible absorption. Dans le cas où cet atome ou cet ion est déplacé par des moyens électromagnétiques, ces moyens constituent les premiers moyens du dispositif selon l'invention. La zone de relaxation rapide du Qubit peut être l'intérieur d'une autre cavité électromagnétique 4 de facteur de qualité faible (forte absorption), qui définit les deuxièmes moyens à caractère dissipatif du dispositif selon l'invention. L'une des fréquences propres de la cavité 4 doit être égale à ou proche de la fréquence du Qubit pour que la relaxation du Qubit ait lieu rapidement. La fréquence de transition du Qubit peut être amenée à une valeur égale ou proche du mode résonnant de faible facteur de qualité choisi pour la réinitialisation, à l'aide de champs électromagnétiques appropriés. Sur la figure 7, on a représenté à titre d'exemple des bobines de Helmhoitz 5 alimentées par une source de courant 6 et aptes à faire varier temporairement la fréquence de transition du Qubit par effet Zeeman. On procédera maintenant en référence à la figure 8 à la description d'une réalisation préférentielle avec un point quantique réalisé dans un gaz bidimensionnel d'électrons. Selon une technologie particulière, les Qubits peuvent avoir pour support physique un point quantique réalisé dans un gaz bidimensionnel d'électrons, contrôlé par des électrodes de grille 12, 13 sur ou sous la surface de ce gaz. Les deux états d'énergie correspondant aux deux états du Qubit sont généralement deux états électroniques du point quantique séparés par une énergie de transition ΔE0ι, commandés par la tension des électrodes de grille 12, 13 : une tension négative d'amplitude plus forte confine davantage le point quantique, et augmente l'écart entre les niveaux d'énergie, donc entre les états E0 et E-i, donc augmente l'énergie de transition ΔE0ι. Généralement ces électrodes de grille 12, 13 sont soumises à la même tension de polarisation. Selon l'invention, le dispositif dissipatif correspond à un circuit électrique résonnant 16 muni d'un composant résistif 161 , placé dans le circuit d'au moins une électrode de grille 13. Le dispositif de commande consiste par exemple en une source de champ magnétique ou une valeur spécifique de la tension de grille appliquée aux électrodes, capable d'amener l'énergie de transition ΔE0ι à une valeur égale à ou proche de celle d'un pic d'absorption du circuit électrique commandant au moins une des électrodes 12, 13 définissant la géométrie du point quantique, ce qui revient à dire, afin d'amener l'énergie de transition ΔE0ι à une valeur ΔE'0ι(reference 3) either under the effect of its own initial speed, or by application of a locomotor electromagnetic field, applied by means not shown in the drawing, to the area where this Qubit can quickly relax in its ground state. In the case where the atom or the ion moves under the effect of its initial speed, the first means of the device according to the invention which define a coupling device simply comprise means of temporary removal of the means which maintain this atom or this ion in the very low absorption cavity. In the case where this atom or this ion is moved by electromagnetic means, these means constitute the first means of the device according to the invention. The Qubit rapid relaxation zone can be inside another electromagnetic cavity 4 of low quality factor (high absorption), which defines the second dissipative means of the device according to the invention. One of the natural frequencies of the cavity 4 must be equal to or close to the frequency of the Qubit for the relaxation of the Qubit to take place quickly. The Qubit transition frequency can be brought to a value equal to or close to the low quality factor resonant mode chosen for reinitialization, using appropriate electromagnetic fields. In Figure 7, there is shown by way of example Helmhoitz coils 5 supplied by a current source 6 and adapted to temporarily vary the Qubit transition frequency by Zeeman effect. We will now proceed with reference to FIG. 8 to the description of a preferred embodiment with a quantum dot produced in a two-dimensional electron gas. According to a particular technology, Qubits can have for physical support a quantum dot realized in a two-dimensional gas of electrons, controlled by gate electrodes 12, 13 on or under the surface of this gas. The two energy states corresponding to the two Qubit states are generally two electronic states of the quantum dot separated by a transition energy ΔE 0 ι, controlled by the voltage of the gate electrodes 12, 13: a negative voltage of higher amplitude. further confines the quantum dot, and increases the difference between the energy levels, therefore between the states E 0 and Ei, therefore increases the transition energy ΔE 0 ι. Generally, these gate electrodes 12, 13 are subjected to the same bias voltage. According to the invention, the dissipative device corresponds to a resonant electrical circuit 16 provided with a resistive component 161, placed in the circuit of at least one gate electrode 13. The control device consists for example of a magnetic field source or a specific value of the gate voltage applied to the electrodes, capable of bringing the transition energy ΔE 0 ι to a value equal to or close to that of an absorption peak of the electric circuit controlling at least one of the electrodes 12, 13 defining the geometry of the quantum dot, which amounts to saying, in order to bring the transition energy ΔE 0 ι to a value ΔE ' 0 ι
≈ Δtenv- Si l'on considère la figure 8, on voit donc que le point quantique 11 est délimité par des tensions appliquées par des électrodes de grille 12, 13, elles-mêmes alimentées par des sources de tension de grille ajustables 14, 15. Les électrodes de grille 12 servent à définir la région de l'espace où se situe le point quantique 11. L'électrode de grille 13 peut être du même type que les électrodes de grille 12, mais peut éventuellement être dédiée à la réinitialisation du Qubit. Une impulsion de tension peut être appliquée temporairement à l'électrode 13 par la source de tension 15 pour modifier la taille du point quantique 11 et amener la fréquence de transition du Qubit à une valeur égale à ou proche de celle d'une résonance de l'environnement extérieur. Le circuit 17 comportant une source de courant 171 et une bobine 172 sert à générer un champ magnétique dans la région du point quantique. Ce circuit peut être utilisé pour appliquer une impulsion de champ magnétique de façon à amener la fréquence de transition du Qubit à une valeur égale à ou proche de celle d'une résonance de l'environnement extérieur. Le circuit résonnant 16 comprend une résistance 161 , une inductance 162 et un condensateur 163 montés en parallèle et est interposé entre la source de tension 15 et l'électrode de grille 13. Le mode résonnant du circuit de commande de la grille 13 est capable d'absorber l'énergie du Qubit lorsque l'énergie de transition de ce dernier coïncide avec le mode résonnant. Ce mode pourrait également se trouver dans l'un des circuits des électrodes de grille 12 ou même dans le circuit 17. ≈ Δtenv- If we consider Figure 8, we can see that the quantum dot 11 is delimited by voltages applied by gate electrodes 12, 13, themselves supplied by adjustable gate voltage sources 14, 15 The grid electrodes 12 are used to define the region of the space where the quantum dot is located 11. The grid electrode 13 can be of the same type as the grid electrodes 12, but can optionally be dedicated to resetting the qubit. A voltage pulse can be temporarily applied to the electrode 13 by the voltage source 15 to modify the size of the quantum dot 11 and bring the Qubit transition frequency to a value equal to or close to that of a resonance of l outdoor environment. Circuit 17 comprising a current source 171 and a coil 172 is used to generate a magnetic field in the region of the quantum dot. This circuit can be used to apply a magnetic field pulse so as to bring the Qubit transition frequency to a value equal to or close to that of a resonance of the external environment. The resonant circuit 16 comprises a resistor 161, an inductor 162 and a capacitor 163 mounted in parallel and is interposed between the voltage source 15 and the gate electrode 13. The resonant mode of the gate control circuit 13 is capable of '' absorb the energy of the Qubit when the transition energy of the latter coincides with the resonant mode. This mode could also be found in one of the circuits of the gate electrodes 12 or even in the circuit 17.

Claims

Revendicationsclaims
1- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique 5 présentant deux états | 0> et 1 1> associés respectivement à deux niveaux d'énergie EO et E1 , toujours tels que EO < E1 , destiné à réinitialiser ce dispositif de bit quantique à l'état 1 0>, caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens dissipatifs placés à proximité du dispositif de bit quantique, aptes à absorber une quantité d'énergie seulement quand cette 10 quantité est égale à certaines valeurs ΔEenv, et des deuxièmes moyens aptes à modifier temporairement la différence d'énergie ΔE01 = E1 - E0, de sa valeur initiale ΔE01 que ne peuvent pas absorber les premiers moyens dissipatifs, à une valeur ΔE'01 = ΔEenv capable d'être absorbée par les premiers moyens dissipatifs.1- Device for resetting a quantum bit device 5 having two states | 0> and 1 1> associated respectively with two energy levels EO and E1, always such that EO <E1, intended to reset this quantum bit device to the state 1 0>, characterized in that it comprises first dissipative means placed near the quantum bit device, capable of absorbing a quantity of energy only when this quantity is equal to certain values ΔEenv, and second means capable of temporarily modifying the difference in energy ΔE01 = E1 - E0, from its initial value ΔE01 which cannot be absorbed by the first dissipative means, to a value ΔE'01 = ΔEenv capable of being absorbed by the first dissipative means.
J5 2- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les premiers moyens dissipatifs sont placés dans l'environnement énergétique immédiat du dispositif de bit quantique et ont au moins un pic d'absorption dont la valeur ΔEenv est :J5 2- Device for resetting a quantum bit device according to claim 1, characterized in that the first dissipative means are placed in the immediate energy environment of the quantum bit device and have at least one absorption peak whose ΔEenv value is:
20 • suffisamment éloignée de l'énergie de transition ΔE01 = E1 - E0 du dispositif de bit quantique, pour rendre négligeable ou nulle toute interaction entre le dispositif de bit quantique et ces premiers moyens dissipatifs, mais • suffisamment proche de cette énergie de transition pour que le 25 dispositif de bit quantique puisse être placé dans des conditions de fonctionnement où l'énergie de transition ΔE'01 devient égale à ou proche de la valeur ΔEenv du pic d'absorption, de telle manière qu'il puisse exister temporairement un fort couplage d'énergie entre le dispositif de bit quantique et ces premiers 30 moyens dissipatifs, et en ce que les deuxièmes moyens sont aptes à modifier l'énergie de transition ΔE01 = E1 - EO du dispositif de bit quantique, pour l'amener, lors des réinitialisations, à ladite valeur ΔE'01 égale à ou proche de la valeur ΔEenv du pic d'absorption.20 • sufficiently distant from the transition energy ΔE01 = E1 - E0 of the quantum bit device, to make negligible or zero any interaction between the quantum bit device and these first dissipative means, but • sufficiently close to this transition energy for that the quantum bit device can be placed in operating conditions where the transition energy ΔE'01 becomes equal to or close to the value ΔEenv of the absorption peak, so that there may be temporarily a strong energy coupling between the quantum bit device and these first 30 dissipative means, and in that the second means are capable of modifying the transition energy ΔE01 = E1 - EO of the quantum bit device, to bring it, during resets, to said value ΔE'01 equal to or close to the value ΔEenv absorption peak.
3- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les premiers moyens dissipatifs ayant au moins un pic d'absorption de valeur ΔEenv présentent un degré de liberté particulier pouvant absorber l'énergie de transition ΔE01 = E1 - EO du dispositif de bit quantique lorsque celle-ci est amenée à la valeur ΔE'01 égale à ou proche de la valeur ΔEenv du pic d'absorption.3- Device for resetting a quantum bit device according to claim 2, characterized in that the first dissipative means having at least one absorption peak with value ΔEenv have a particular degree of freedom capable of absorbing the transition energy ΔE01 = E1 - EO of the quantum bit device when it is brought to the value ΔE'01 equal to or close to the value ΔEenv of the absorption peak.
4- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les premiers moyens dissipatifs ayant au moins un pic d'absorption de valeur ΔEenv présentent une collection de degrés de liberté dont la densité spectrale quantique à la fréquence de transition v01=ΔE01/h (où h est la constante de Planck) du dispositif de bit quantique est grande. 5- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens comprennent des moyens générant des consignes spécifiques de réinitialisation, ces consignes étant appliquées aux moyens habituels de réglage du dispositif de bit quantique, de manière à amener temporairement l'énergie de transition ΔE01 à la valeur ΔE'01 égale à ou proche de la valeur ΔEenv du pic d'absorption.4- Device for resetting a quantum bit device according to claim 2, characterized in that the first dissipative means having at least one absorption peak with value ΔEenv have a collection of degrees of freedom whose quantum spectral density at the transition frequency v01 = ΔE01 / h (where h is the Planck constant) of the quantum bit device is large. 5- Device for resetting a quantum bit device according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the second means comprise means generating specific reset instructions, these instructions being applied to the usual means for adjusting the quantum bit device, so as to temporarily bring the transition energy ΔE01 to the value ΔE'01 equal to or close to the value ΔEenv of the absorption peak.
6- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les consignes spécifiques de réinitialisation ont une valeur choisie en dehors des plages utilisées lorsque le dispositif de bit quantique est laissé évoluer de manière cohérente.6- Device for resetting a quantum bit device according to claim 5, characterized in that the specific reset instructions have a value chosen outside the ranges used when the quantum bit device is allowed to evolve consistently.
7- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens comprennent des moyens spécifiques de réglage des paramètres de fonctionnement du dispositif de bit quantique, agissant directement sur l'énergie de transition du dispositif de bit quantique pour amener temporairement l'énergie de transition ΔE01 à une valeur ΔE'01 égale à ou proche de la valeur ΔEenv du pic d'absorption, indépendamment du réglage des paramètres de fonctionnement du dispositif de bit quantique tels que choisis pour le faire évoluer de manière cohérente.7- Device for resetting a quantum bit device according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the second means comprise specific means for adjusting the operating parameters of the quantum bit device, acting directly on the transition energy of the quantum bit device to temporarily bring the transition energy ΔE01 to a value ΔE'01 equal to or close to the value ΔEenv of the absorption peak, independently of the setting of the operating parameters of the quantum bit device as chosen to make it evolve coherently.
8- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de bit quantique comprend un support physique ayant un comportement quantique constitué par un dispositif électronique intégré supraconducteur à jonctions Josephson (101 , 102) et boîte à paires de Cooper (110), pourvu d'une jonction Josephson de lecture (105) activée par une impulsion de courant.8- Device for resetting a quantum bit device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the quantum bit device comprises a physical medium having a quantum behavior constituted by an integrated electronic device superconducting Josephson junctions (101, 102) and Cooper pair box (110), provided with a Josephson reading junction (105) activated by a current pulse.
9- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique selon les revendications 5 et 8, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens comprennent des moyens générant des consignes spécifiques de réinitialisation sous forme d'une impulsion de courant, ces consignes étant appliquées à la Jonction Josephson de lecture (105), et en ce que l'amplitude de l'impulsion de courant est choisie pour maximiser la relaxation du dispositif de bit quantique. 10- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'amplitude de l'impulsion de courant est choisie en dehors de la plage utilisée lors d'une opération de lecture.9- Device for resetting a quantum bit device according to claims 5 and 8, characterized in that the second means comprise means generating specific reset instructions in the form of a current pulse, these instructions being applied to the Josephson reading junction (105), and in that the amplitude of the current pulse is chosen to maximize the relaxation of the quantum bit device. 10- Device for resetting a quantum bit device according to claim 9, characterized in that the amplitude of the current pulse is chosen outside the range used during a read operation.
11- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique selon les revendications 5 et 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens magnétiques de réglage agissant sur la phase δ du dispositif de bit quantique qui comportent une bobine magnétique et un générateur d'impulsions de courant, et en ce que les deuxièmes moyens comprennent des moyens générant des consignes spécifiques de réinitialisation sous forme d'une impulsion de courant de valeur spécifique appliquée à la bobine magnétique agissant sur cette phase δ du dispositif de bit quantique.11- Device for resetting a quantum bit device according to claims 5 and 8, characterized in that it comprises magnetic adjustment means acting on phase δ of the quantum bit device which comprise a magnetic coil and a generator. current pulses, and in that the second means comprise means generating specific reset instructions in the form of a current pulse of specific value applied to the magnetic coil acting on this phase δ of the quantum bit device.
12- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique selon la revendication 11 , caractérisé en ce que les deuxièmes moyens comprennent une seconde bobine magnétique (140) placée au voisinage du dispositif de bit quantique et agissant sur sa phase δ, et un générateur (145) d'impulsions de courant d'amplitude adéquate pour amener temporairement l'énergie de transition ΔE01 à une valeur ΔE'01 égale à ou proche de la valeur ΔEenv du pic d'absorption.12- Device for resetting a quantum bit device according to claim 11, characterized in that the second means comprise a second magnetic coil (140) placed in the vicinity of the quantum bit device and acting on its phase δ, and a generator (145) of current pulses of adequate amplitude to temporarily bring the transition energy ΔE01 to a value ΔE'01 equal to or close to the value ΔEenv of the absorption peak.
13- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique selon la revendication 11 , caractérisé en ce que les deuxièmes moyens comprennent une deuxième grille de couplage de la boîte à paires de Cooper et un générateur d'impulsions de tension, d'amplitude adéquate pour amener temporairement l'énergie de transition ΔE01 à une valeur ΔE'01 égale à ou proche de la valeur ΔEenv du pic d'absorption. 14- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique selon la revendication 11 , caractérisé en ce que les deuxièmes moyens comprennent une seconde boucle de circuit (31 ) passant par la jonction Josephson de lecture (105), et apte à envoyer dans cette jonction Josephson de lecture (105) une impulsion de courant d'une amplitude adéquate pour amener temporairement l'énergie de transition ΔE01 à une valeur ΔE'01 égale à ou proche de la valeur ΔEenv du pic d'absorption.13- Device for resetting a quantum bit device according to claim 11, characterized in that the second means comprise a second coupling grid of the Cooper pair box and a generator of voltage pulses, of adequate amplitude to temporarily bring the transition energy ΔE01 to a value ΔE'01 equal to or close to the value ΔEenv of the absorption peak. 14- Device for resetting a quantum bit device according to claim 11, characterized in that the second means comprise a second circuit loop (31) passing through the Josephson read junction (105), and capable of sending in this Josephson junction for reading (105) a current pulse of an adequate amplitude to temporarily bring the transition energy ΔE01 to a value ΔE'01 equal to or close to the value ΔEenv of the absorption peak.
15- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, caractérisé en ce que les premiers moyens dissipatifs comprennent un dispositif dissipatif (21) placé aux bornes de la jonction Josephson de lecture (105) et comportant une résistance dissipative (157), un condensateur (159) et une inductance (158).15- Device for resetting a quantum bit device according to any one of Claims 8 to 14, characterized in that the first dissipative means comprise a dissipative device (21) placed at the terminals of the Josephson read junction (105) and comprising a dissipative resistor (157), a capacitor (159) and an inductor (158).
16- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de bit quantique comprend un support physique (1) ayant un comportement quantique constitué par l'état énergétique d'un atome ou d'un ion.16- Device for resetting a quantum bit device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the quantum bit device comprises a physical medium (1) having a quantum behavior constituted by the energy state d 'an atom or an ion.
17- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique selon la revendication 16, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens comprennent des moyens aptes à faire varier la probabilité que l'atome ou l'ion absorbe de l'énergie.17- Device for resetting a quantum bit device according to claim 16, characterized in that the second means comprise means capable of varying the probability that the atom or the ion absorbs energy.
18- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique selon la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens aptes à faire varier la probabilité que l'atome ou l'ion absorbe de l'énergie, modifient les dimensions de l'espace dans lequel cet atome ou cet ion est confiné. 19- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique selon la revendication 16, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens comprennent un dispositif déplaçant l'atome ou l'ion d'une cavité (2) où il est confiné dans une cavité (4) significativement plus grande.18- Device for resetting a quantum bit device according to claim 16, characterized in that the means capable of varying the probability that the atom or the ion absorbs energy, modify the dimensions of space in which this atom or ion is confined. 19- Device for resetting a quantum bit device according to claim 16, characterized in that the second means comprise a device moving the atom or the ion of a cavity (2) where it is confined in a cavity ( 4) significantly larger.
20- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de bit quantique comprend un support physique (11) ayant un comportement quantique constitué par un point quantique réalisé dans un gaz bidimensionnel d'électrons, contrôlé par des électrodes de grille (12, 13) sur ou sous la surface de ce gaz.20- Device for resetting a quantum bit device according to any one of Claims 1 to 7, characterized in that the quantum bit device comprises a physical medium (11) having a quantum behavior constituted by a quantum dot produced in a two-dimensional electron gas, controlled by gate electrodes (12, 13) on or under the surface of this gas.
21- Dispositif de réinitialisation d'un dispositif de bit quantique selon les revendications 2 et 20, caractérisé en ce que les premiers moyens dissipatifs comprennent un circuit électrique résonnant (16) muni d'un composant résistif (161), placé dans le circuit d'au moins une électrode de grille (13), et les deuxièmes moyens comprennent une source de champ magnétique (17) ou des sources de tension de grille (14, 15) pour appliquer une valeur spécifique de la tension de grille aux électrodes de grille (12, 13), afin de faire varier la taille du point quantique de manière à amener l'énergie de transition ΔE01 à une valeur ΔE'01 égale à ou proche de la valeur ΔEenv d'un pic d'absorption du circuit électrique commandant au moins une des électrodes (12, 13) définissant la géométrie du point quantique. 21- Device for resetting a quantum bit device according to Claims 2 and 20, characterized in that the first dissipative means comprise a resonant electrical circuit (16) provided with a resistive component (161), placed in the circuit d '' at least one gate electrode (13), and the second means comprises a magnetic field source (17) or gate voltage sources (14, 15) for applying a specific value of the gate voltage to the gate electrodes (12, 13), in order to vary the size of the quantum dot so as to bring the transition energy ΔE01 to a value ΔE'01 equal to or close to the value ΔEenv of an absorption peak of the controlling electrical circuit at least one of the electrodes (12, 13) defining the geometry of the quantum dot.
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Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060007025A1 (en) * 2004-07-08 2006-01-12 Manish Sharma Device and method for encoding data, and a device and method for decoding data
JP4836064B2 (en) * 2004-08-16 2011-12-14 独立行政法人理化学研究所 Quantum state readout circuit
US7253654B2 (en) * 2004-11-08 2007-08-07 D-Wave Systems Inc. Superconducting qubits having a plurality of capacitive couplings
US7268576B2 (en) * 2004-11-08 2007-09-11 D-Wave Systems Inc. Superconducting qubit with a plurality of capacitive couplings
US7615385B2 (en) 2006-09-20 2009-11-10 Hypres, Inc Double-masking technique for increasing fabrication yield in superconducting electronics
US7969178B2 (en) 2008-05-29 2011-06-28 Northrop Grumman Systems Corporation Method and apparatus for controlling qubits with single flux quantum logic
EP2264653A1 (en) * 2009-06-19 2010-12-22 Hitachi Ltd. Qubit device
US8571614B1 (en) 2009-10-12 2013-10-29 Hypres, Inc. Low-power biasing networks for superconducting integrated circuits
JP5910968B2 (en) * 2010-06-23 2016-04-27 国立大学法人 筑波大学 Quantum computer
US20120166117A1 (en) * 2010-10-29 2012-06-28 Xia Llc Method and apparatus for evaluating superconducting tunnel junction detector noise versus bias voltage
EP2788863B1 (en) * 2011-12-07 2018-12-12 Quintessencelabs Pty Ltd Integrated quantum-random noise generator using quantum vacuum states of light
JP6230123B2 (en) * 2014-08-18 2017-11-15 日本電信電話株式会社 Initialization method for superconducting qubits
US10222416B1 (en) 2015-04-14 2019-03-05 Hypres, Inc. System and method for array diagnostics in superconducting integrated circuit
US9755133B1 (en) * 2016-03-03 2017-09-05 The United States Of America As Represented By Secretary Of The Navy Reconfigurable, tunable quantum qubit circuits with internal, nonvolatile memory
US10283696B2 (en) * 2015-06-30 2019-05-07 International Business Machines Corporation Architecture for coupling quantum bits using localized resonators
US9985193B2 (en) 2015-06-30 2018-05-29 International Business Machines Corporation Architecture for coupling quantum bits using localized resonators
US10122350B2 (en) 2015-11-17 2018-11-06 Northrop Grumman Systems Corporation Josephson transmission line (JTL) system
US11367011B2 (en) * 2016-12-13 2022-06-21 Google Llc Compensation pulses for qubit readout
US10176432B2 (en) * 2017-03-07 2019-01-08 International Business Machines Corporation Weakly tunable qubit based on two coupled disparate transmons
US11211722B2 (en) 2017-03-09 2021-12-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Superconductor interconnect system
US10122351B1 (en) 2017-07-25 2018-11-06 Northrop Grumman Systems Corporation Superconducting bi-directional current driver
US10491178B2 (en) 2017-10-31 2019-11-26 Northrop Grumman Systems Corporation Parametric amplifier system
CN108491933B (en) * 2018-01-23 2022-12-16 湖北工业大学 Doped element nanowire multi-type mutual-embedding silicon carbide transistor
US11100418B2 (en) 2018-02-28 2021-08-24 D-Wave Systems Inc. Error reduction and, or, correction in analog computing including quantum processor-based computing
US10122352B1 (en) 2018-05-07 2018-11-06 Northrop Grumman Systems Corporation Current driver system
US11580435B2 (en) 2018-11-13 2023-02-14 Atom Computing Inc. Scalable neutral atom based quantum computing
US10504033B1 (en) 2018-11-13 2019-12-10 Atom Computing Inc. Scalable neutral atom based quantum computing
US10984335B2 (en) 2019-06-17 2021-04-20 International Business Machines Corporation Superconducting interposer for the transmission of quantum information for quantum error correction
US10810506B1 (en) * 2020-03-02 2020-10-20 International Business Machines Corporation Qubit biasing scheme using non-volatile devices
EP4115352A4 (en) 2020-03-02 2024-04-24 Atom Computing Inc Scalable neutral atom based quantum computing
JP2021144622A (en) 2020-03-13 2021-09-24 富士通株式会社 Optimization apparatus, optimization program, and optimization method
US11672187B2 (en) 2020-03-25 2023-06-06 International Business Machines Corporation Quantum tuning via permanent magnetic flux elements
US11223347B1 (en) 2020-12-03 2022-01-11 International Business Machines Corporation All microwave ZZ control
CN113326944B (en) 2021-01-27 2022-03-25 腾讯科技(深圳)有限公司 Quantum circuit and quantum processor
CN115598489B (en) * 2021-06-28 2024-04-05 本源量子计算科技(合肥)股份有限公司 Quantum bit parameter measuring method and device and quantum chip testing method
WO2023080934A2 (en) * 2021-07-15 2023-05-11 Wisconsin Alumni Research Foundation Radiation shielding
US11875227B2 (en) 2022-05-19 2024-01-16 Atom Computing Inc. Devices and methods for forming optical traps for scalable trapped atom computing

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6678450B1 (en) * 1998-04-24 2004-01-13 The Johns Hopkins University Optical method for quantum computing
CA2438871C (en) * 2001-03-09 2011-01-04 Wisconsin Alumni Research Foundation Solid-state quantum dot devices and quantum computing using nanostructured logic gates
US6803599B2 (en) * 2001-06-01 2004-10-12 D-Wave Systems, Inc. Quantum processing system for a superconducting phase qubit
US6900454B2 (en) * 2002-04-20 2005-05-31 D-Wave Systems, Inc. Resonant controlled qubit system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2005048183A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
FR2862151B1 (en) 2007-08-24
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