Matériau paramagnétique pour l'information quantique : manipulations des spins électroniques et nucléaires dans β − Ga2O3 : Ti

• Main Author: Mentink-Vigier,, Frédéric
• Language: FRE
• Published: 2011
• Subjects: [INFO:INFO_OH] Computer Science/Other; [CHIM:CHEM] Chemical Sciences/Cheminformatics; Oxyde de Gallium; Résonance Paramagnétique Électronique (RPE); Information quantique; ENDOR; Titane (dopant); Dynamique de spin
• Online Access: http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00630227; http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/63/02/27/PDF/theseFMentink-Vigier.pdf

Le traitement quantique de l'information est un domaine très actif dont les enjeux sont importants tant d'un point de vue du savoir scientifique fondamental que des applications technologiques. Dans ce contexte le concept de bus de spin consiste à employer en tandem des spins électroniques et nucléaires. Les électrons célibataires servent de tête de lecture et d'écriture sur le registre de bits quantiques constitué par les spins nucléaires. Les électrons sont délocalisés sur un ensemble de spins nucléaires dont les temps de décohérences doivent être longs. Dans ce travail nous avons étudié un ion titane (III) dans l'oxyde de gallium dont nous avons synthétisé et étudié des monocristaux. Une étude approfondie par RPE et ENDOR en onde continue a montré que l'électron porté par le titane était en interaction avec huit noyaux de gallium qui constituent le registre de qubits potentiel. L'étude a également révélé un effet isotopique sur les interactions noyau-noyau véhiculées par l'électron. Lorsque les deux noyaux de gallium entourant le titane sont identiques (mêmes isotopes), cette interaction est d'un ordre de grandeur plus grande que dans le cas d'isotopes différents, un effet qui peut être employé afin de réduire la durée des opérations logiques. Enfin, la dynamique de cet ensemble de spin a été caractérisée par RPE et ENDOR en impulsions. Il s'avère que la décohérence électronique est dominée par des phénomènes de diffusion instantanée et de diffusion spectrale. La dynamique des spins nucléaires les expériences menées permettent de déterminer l'ordre de grandeur des temps de relaxation longitudinaux et de décohérence des spins nucléaires.