Les jonctions entre deux supraconducteurs, appelées jonctions Josephson, peuvent transporter un supercourant sans dissipation. Elles jouent un rôle crucial dans les technologies quantiques modernes. En effet, elles sont l'élément clé pour réaliser des qubits supraconducteurs, des systèmes quantiques avec deux niveaux d'énergie différents qui représentent le 0 et le 1 logiques nécessaires pour coder l'« information quantique ». Dans le cas le plus simple, l'amplitude du supercourant dans une jonction Josephson est contrôlée par une seule variable, la différence de phase supraconductrice à travers la jonction. Si la jonction est intégrée dans un circuit électrique, cette variable suit les règles de la mécanique quantique, donnant lieu aux niveaux d'énergie discrets nécessaires à la réalisation d'un qubit.
Au niveau microscopique, l'énergie de la jonction est liée aux états localisés dans la jonction. Ces états liés peuvent être vides ou remplis. Une description de la jonction en termes de différence de phase supraconductrice n'est possible que lorsque les états liés sont vides. Comme l'ont montré des expériences récentes, ce n'est pas toujours le cas. En particulier, une quasiparticule unique peut être piégée dans un état lié et y rester longtemps. Lorsque l'état lié est rempli, la jonction est dite « empoisonnée », et l'on s'attendait jusqu'à présent à ce que le supercourant disparaisse.
Des chercheurs du groupe théorique de Pheliqs, en collaboration avec la TU Delft, ont montré que la mécanique quantique d'une jonction empoisonnée est fondamentalement différente du cas conventionnel. De manière frappante, alors que le supercourant est toujours supprimé par le circuit électrique dans le cas conventionnel, il est rétabli dans une jonction empoisonnée et peut même dépasser le supercourant dans le cas conventionnel.
Les jonctions hybrides supraconducteur/semiconducteur/supraconducteur constituent une plate-forme prometteuse pour étudier ces effets. Ces systèmes sont largement étudiés dans le contexte des qubits topologiques, un type de qubits qui devrait permettre un encodage intrinsèquement robuste de l'information quantique. Le présent travail ouvre de nouvelles perspectives dans la compréhension de leurs propriétés fascinantes.
Financements
- Projet ANR NISQ2LSQ
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