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Offre de post-doctorat : Etats quantiques du mouvement d'un résonateur mécanique

Left: scanning electron microscope image of an optomechanical disk resonator mechanically shielded from the environment (nanofabrication by our team). Right: theoretical Wigner function of a superposition Fock state.

The motion of massive, mesoscopic-scale mechanical resonators can behave quantum mechanically when cooled down to ultra-low temperatures. The exploration of such systems in the quantum regime has interests ranging from fundamental testing of quantum mechanics in mesoscopic massive objects to their use as quantum sensors, or in quantum networks, e.g. for transducing or storing the quantum information.

This project aims at shaping arbitrary target quantum states of motion [1] of an optomechanical resonator such as the microdisk pictured on the right and developed in our group. The mechanical quantum information can be encoded in the device through its interaction with light [2], and then characterized through optical tomographic reconstruction [3]. This work will also consider increasing the dimensionality by including several optomechanical resonators, thereby involving entanglement between massive objects.

Methods and techniques: Quantum optomechanics, single-photon counting, quantum state tomography, cryogenics

[1] MR Vanner, M Aspelmeyer and MS Kim, PRL 110, 010504 (2013).
[2] I Favero and K Karrai, Nat. Phot. 3, 201 (2009). M Aspelmeyer, T Kippenberg and F Marquardt, Rev. Mod. Phys. 86, 1391 (2014).
[3] MR Vanner, I Pikovski, and MS Kim, Ann. Phys. 527 (2015).

Contact : Adrien Borne

Offre de thèse (financée), offre de postdoctorat : Interface quantique mécanique entre micro-ondes et optique

Transducers in a quantum information network, linking microwave qubits nodes and silicon photonics

Le développement des technologies de l’information quantique nécessite d’interconnecter différents systèmes quantiques ayant des taches spécifiques (calcul, mémoire), comme les plateformes de qubits micro-ondes. Les photons dans le proche infra-rouge permettent un tel transfert efficace de l’information quantique, en préservant l’état non classique sur de longues distances. La conversion de l’information quantique entre photons micro-ondes et photons optiques est donc une étape clef que ce projet vise à réaliser.

L’objectif de ce projet est donc de concevoir un dispositif permettant de démontrer la conversion de signaux classiques puis quantiques entre ces deux domaines spectraux. Ce convertisseur sur puce sera constitué d’un résonateur supraconducteur micro-onde et d’un résonateur optique, tous deux en interaction avec un mode mécanique qui sera le médiateur de la conversion. Avec ces convertisseurs, nous viserons ensuite la génération d’intrication entre qubits microondes distants.

Ce projet sera mené en étroite collaboration avec nos partenaires à Grenoble : l’Institut Néel expert en circuits quantiques supraconducteurs et électromécanique, et le CEA Leti l’un des principaux organismes de recherche technologique en Europe.

Méthodes et techniques : optomécanique, interconnexion quantique, simulations numériques, nanofabrication, basses températures.

Contacts : Ivan Favero, Adrien Borne

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