Chaire de recherche en systèmes hybrides quantiques

Les effets quantiques sont au centre de diverses technologies essentielles et jouent un rôle de plus en plus important dans notre société. Stimulées par les progrès des sciences quantiques, les futures technologies quantiques visent à exploiter des effets quantiques complexes tels que l'intrication et la superposition d'états.

Une technologique importante concerne les ordinateurs quantiques. Parmi les différentes approches de l'informatique quantique, les circuits (électriques) supraconducteurs sont au centre d’efforts de recherche et de développement intenses par de nombreux groupes universitaires et industriels. Cependant, l'augmentation de la taille des processeurs quantiques supraconducteurs constitue un défi majeur nécessitant des améliorations sur de multiples aspects techniques. Dans ce contexte, une question importante se pose concernant le contrôle et la manipulation de l’information quantique afin de pouvoir connecter plusieurs ordinateurs quantiques. Comme les états quantiques ne peuvent être copiés, il est nécessaire d'impliquer divers systèmes quantiques pour contrôler et manipuler avec précision l'information à travers différents modes tels que les photons optiques et les signaux micro-ondes.

Bénéficiant de la grande variété des systèmes quantiques qui peuvent être contrôlés avec précision, les systèmes quantiques hybrides offrent la possibilité de combiner les avantages de différents systèmes, permettant ainsi des fonctionnalités qui seraient autrement impossibles. Dans ce contexte, la perspective de combiner des circuits quantiques et des systèmes mécaniques ouvre des perspectives prometteuses pour la réalisation de nouvelles technologies quantiques.

Avec cette chaire de recherche sur les systèmes quantiques hybrides, le professeur Mathieu Juan et le professeur Paul Charette, cochercheur de la chaire, développeront de nouvelles approches combinant circuits quantiques, résonateurs mécaniques et optique quantique pour le traitement de l'information et les capteurs quantiques.

Concrètement, ils exploiteront une nouvelle interface magnétomécanique qui permet de coupler efficacement des résonateurs mécaniques avec des circuits micro-ondes.

Ils exploreront l'utilisation de différents systèmes mécaniques, tels que des membranes, des cantilevers clampés et des résonateurs lévités, en visant deux objectifs principaux :

• Le développement de capteurs tirant parti du couplage électromécanique important et du facteur de qualité mécanique élevé pour améliorer la sensibilité.
• L'utilisation de circuits quantiques pour contrôler et manipuler des états quantiques complexes pour les systèmes mécaniques et les photons optiques.
   

Cette chaire de recherche est créée grâce à l'appui financier du Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies, du ministère de l'Économie, de l'Innovation et de l'Énergie (MEIE) et l'Université de Sherbrooke.