Post-doctorant f/h contrôle quantique d'un oscillateur mécanique macroscopique par un qubit fluxonium: préparation d'états non classiques sur plateforme hybride

Contexte et atouts du poste

Dans le cadre d'un projet financé par le PEPR NISQ2LSQ (France 2030 / ANR), le·la post-doctorant·e rejoindra l'équipe QUANTIC, équipe commune Inria Paris / ENS-PSL de référence internationale en information quantique et en contrôle de systèmes quantiques. L'objectif est de développer un prototype de plateforme hybride couplant un qubit supraconducteur fluxonium à un résonateur mécanique macroscopique en nitrure de silicium, afin de préparer et caractériser des états quantiques non classiques du mouvement mécanique (états de Fock, états chats, états GKP) et d'explorer la physique quantique de ces oscillateurs ultra-cohérents. À plus long terme, cette plateforme ouvre la perspective d'implémenter des protocoles issus de l'information quantique (codes de correction d'erreurs bosoniques) sur un degré de liberté mécanique. Le·la post-doctorant·e bénéficiera d'un environnement expérimental complet au LPENS : cryostats à dilution, instrumentation cQED, accès à la salle blanche de l'ENS pour l'intégralité du cycle de nanofabrication. Le projet s'appuie par ailleurs sur une collaboration avec le Laboratoire Kastler Brossel, qui fournit les membranes mécaniques en nitrure de silicium. Des déplacements ponctuels à l'international sont prévus pour la participation à des conférences scientifiques ; les frais de déplacement seront pris en charge dans la limite du barème en vigueur.

Mission confiée

Sous la direction scientifique de Samuel Deléglise (encadrant principal, CR CNRS au LPENS) et en étroite interaction avec les membres de l'équipe QUANTIC, la personne recrutée sera amenée à conduire le cycle expérimental complet conception, simulation, nanofabrication et mesure cryogénique d'une plateforme hybride couplant un qubit fluxonium à un résonateur mécanique macroscopique en nitrure de silicium, afin de préparer et caractériser des états non classiques du mouvement (états de Fock, chats de Schrödinger, GKP) et d'en exploiter les propriétés pour explorer la physique quantique d'un oscillateur macroscopique. ### Pour une meilleure connaissance du sujet de recherche proposé
Un état de l'art, une bibliographie et des références scientifiques sont disponibles aux URL suivantes : - Équipe QUANTIC (Inria Paris / ENS-PSL) :

Principales activités

### Principales activités (5 maximum) 1. Concevoir et simuler les circuits fluxonium de seconde génération couplés à des membranes mécaniques (modélisation électromagnétique Sonnet/HFSS, spectre quantique scqubits/Qiskit Metal). 2. Nanofabriquer les circuits en salle blanche (lithographie électronique, jonctions Josephson Al/AlOx/Al, dépôts et gravure supraconducteurs) et intégrer les puces avec les membranes en nitrure de silicium. 3. Concevoir et opérer la plateforme expérimentale cryogénique (cryostat à dilution inférieur à 20 mK, instrumentation RF, banc cQED) pour la caractérisation du couplage qubit-mode mécanique. 4. Développer et mettre en œuvre les protocoles de contrôle et de mesure quantique du système hybride (spectroscopie, tomographie, préparation d'états non classiques du mouvement mécanique). 5. Valoriser scientifiquement les résultats (rédaction d'articles, présentations en conférences internationales, participation aux livrables du PEPR NISQ2LSQ).
### Activités complémentaires (3 maximum)
1. Co-encadrer les doctorant·e·s et stagiaires impliqué·e·s dans le projet (conception, fabrication, mesure). 2. Coordonner les échanges techniques avec les partenaires académiques du projet (équipe théorique QUANTIC pour les protocoles de contrôle quantique, LKB pour la fourniture des membranes). 3. Rédiger la documentation technique et les rapports d'avancement destinés au consortium PEPR NISQ2LSQ et à l'équipe.

Compétences

### Compétences techniques et niveau requis
Maîtrise confirmée (niveau expert attendu) : - Nanofabrication en salle blanche : lithographie électronique, jonctions Josephson Al/AlOx/Al (angle evaporation, Dolan/Manhattan), dépôts et gravure de couches supraconductrices. - Simulation de circuits supraconducteurs : modélisation électromagnétique (Sonnet, HFSS ou équivalent) et quantique (scqubits, Qiskit Metal ou équivalent). - Mesures RF cryogéniques à très basse température (cryostat à dilution, inférieur à 100 mK) : câblage, filtrage, amplification à bas bruit. - Contrôle et lecture de qubits supraconducteurs et techniques de cQED : spectroscopie, tomographie, pulse shaping. - Traitement et analyse de données expérimentales en Python (numpy, scipy, pyqt, environnements de pilotage d'expérience).
### Langues
Anglais : niveau C1 requis (lecture, rédaction d'articles et présentations orales en conférences internationales). Français : non requis pour la prise de poste ; sa maîtrise ou son apprentissage facilitera l'intégration dans l'environnement académique français.
### Compétences relationnelles
- Autonomie expérimentale et goût pour la conduite de projet sur cycle long (design, fabrication, mesure). - Capacité à collaborer dans un environnement mêlant théorie et expérience et associant plusieurs laboratoires. - Aptitude à l'encadrement de doctorant·e·s et stagiaires. - Qualités de communication scientifique (rédaction d'articles, présentations orales, restitution devant les partenaires du PEPR). - Rigueur et organisation dans la conduite d'expériences longues et la tenue d'un cahier de laboratoire.
### Compétences additionnelles appréciées
- Expérience des qubits fluxonium ou d'autres qubits « lourds ». - Familiarité avec les systèmes quantiques hybrides couplant circuits supraconducteurs à des degrés de liberté mécaniques, optiques ou de spin. - Pratique de la tomographie quantique et de la caractérisation d'états non classiques. - Notions sur les codes de correction d'erreurs bosoniques (états chats, GKP) et les protocoles de préparation / stabilisation associés. - Expérience d'instrumentation bas-bruit (amplificateurs paramétriques, TWPA, etc.).

Avantages

1. Restauration subventionnée
2. Transports publics remboursés partiellement
3. Congés: 7 semaines de congés annuels + 10 jours de RTT (base temps plein) + possibilité d'autorisations d'absence exceptionnelle (ex : enfants malades, déménagement)
4. Possibilité de télétravail (après 6 mois d'ancienneté) et aménagement du temps de travail
5. Équipements professionnels à disposition (visioconférence, prêts de matériels informatiques, etc.)
6. Prestations sociales, culturelles et sportives (Association de gestion des œuvres sociales d'Inria)
7. Accès à la formation professionnelle
8. Sécurité sociale