LIMITES ULTIMES DE L’AMPLIFICATION DES SIGNAUX QUANTIQUES MICROONDES POUR LE COMPTAGE DES PARTICULES ET LE TRAITEMENT DE L’INFORMATION – ULAMSIG

Le projet consiste à monter une expérience pour tester s’il est possible, conformément aux prédictions théoriques, d’amplifier un signal électrique à la limite ultime, c’est-à-dire en n’ajoutant pas plus que le bruit correspondant à un demi-photon à la fréquence du signal (bruit dit quantique). Cette question est à la fois d’intérêt fondamental et appliqué car le phénomène d’amplification des signaux électriques par un composant électronique actif est à la base d’un grand nombre de mesures dans tous les domaines de la physique et de la technologie. Nous travaillerons dans le régime micro-onde avec des fréquences de signaux aux alentours de f=10GHz et des températures T<<hf/k ~500mK, pour nous placer dans le régime où l’énergie du bruit thermique sera bien inférieur à celle d’un quantum du signal. Nous utiliserons des résonateurs micro-ondes supraconducteurs dans lesquels sera placés un milieu nonlinéaire purement dispersif basé sur des réseaux de jonctions tunnel Josephson pompés par irradiation micro-onde. La limite quantique devrait être atteinte du fait de l’absence de dissipation parasite dans ce type de système tout en préservant une bande passante de l’ordre de 0.1GHz et un gain de l’ordre de 25dB. Nous appliquerons ce dispositif au comptage des paires de Cooper pour la fermeture du triangle de la métrologie quantique et à la lecture des bits quantiques supraconducteurs.