Ingénierie de surface pour améliorer les temps de cohérence des qubits supraconducteurs

L'informatique quantique est considérée comme l'une des avancées les plus prometteuses dans le domaine des technologies de calcul, grâce à son potentiel pour résoudre des problèmes jugés hors de portée même des supercalculateurs conventionnels les plus performants. Au cœur des ordinateurs quantiques se trouvent les qubits, qui exploitent les principes de la mécanique quantique pour effectuer des opérations. Parmi les technologies les plus avancées pour la réalisation d'ordinateurs quantiques figurent les qubits supraconducteurs, notamment en raison de leur potentiel de passage à l'échelle et de leur compatibilité avec les technologies existantes de l'industrie des semi-conducteurs. Cependant, leur mise en œuvre pratique reste limitée par leurs faibles temps de cohérence quantique, alors que ceux-ci sont essentiels pour préserver les états quantiques suffisamment longtemps afin de réaliser des calculs fiables. L'une des principales sources de décohérence dans les qubits supraconducteurs provient des défauts de type systèmes à deux niveaux (Two-Level Systems, TLS), présents dans les oxydes natifs des films supraconducteurs ainsi que dans les régions diélectriques avoisinantes. Ces défauts TLS interagissent avec les champs électromagnétiques des qubits, absorbent une partie de leur énergie et entraînent ainsi la relaxation ou le déphasage des états quantiques. Malgré les progrès réalisés dans la conception des circuits, les pertes liées aux TLS demeurent l'un des principaux facteurs limitant les performances des qubits supraconducteurs. Ce projet de thèse propose une approche innovante visant à atténuer les pertes associées aux surfaces par l'ingénierie de couches de passivation sur les films supraconducteurs. En combinant des procédés de dépôt et de gravure par couches atomiques — respectivement Atomic Layer Deposition (ALD) et Atomic Layer Etching (ALE) — avec des traitements thermiques adaptés, le projet vise à réduire la densité des défauts TLS et à améliorer les temps de cohérence des qubits. École doctorale : Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Image, Cosmos et Simulation Direction : Yasmine KALBOUSSI Financement : ANR