Quantum Circuit Group

GROUPE CIRCUIT QUANTIQUES

Ecole Normale Supérieure de Lyon

Notre groupe de recherche explore la physique de l'information dans des dispositifs quantiques que nous concevons, réalisons et mesurons. Ces objets peuvent être vus comme des machines quantiques traitant de l'information. Contrairement aux dispositifs ordinaires, dans lesquels la mécanique quantique n'entre qu'au niveau des électrons individuels, c'est au niveau des signaux que les degrés de liberté de ces machines obéissent aux lois de la mécanique quantique.
Nous nous intéressons actuellement à l'amplification de signaux quantiques, à la résonance de spin électronique à l'échelle nano, aux trajectoires et à la rétroaction quantiques, à la thermodynamique de l'information quantique, à l'optique quantique microonde, à la correction d'erreur quantique et à la mesure quantique.
Le groupe Circuits Quantiques a été fondé en 2016 quand Benjamin Huard est devenu professeur de l'Ecole Normale Supérieure of Lyon, quittant ainsi le CNRS et le groupe Electronique Quantique qu'il avait co-fondé en 2008 avec Michel Devoret au Laboratoire Pierre Aigrain de l'Ecole Normale Supérieure de Paris. Audrey Bienfait a rejoint le groupe fin 2019 en tant que chargée de recherche CNRS.

Nous cherchons des postdocs pour des projets expérimentaux, si cela vous intéresse !

Notre groupe est membre du Laboratoire International Associé Laboratoire sur les Circuits et Matériaux Quantiques (LIA LCMQ), du Groupement de Recherche du CNRS Physique Mésoscopique (GDR 2426) et du Groupement de Recherche du CNRS Information Quantique (GDR 3322).

2022, Group in front of Confluence museum, Lyon

2022, Antoine and Romain at the lathe in January, Lyon

2021, Hector and Arne on Sans Souci in November , Lyon

2021, Reouven tuning Tete d'Or in November, Lyon

2020, testing the solidity of the frames in October, Lyon

2020, mounting a multiplexing counter in October, Lyon

2020, Audrey and Benjamin in October, Lyon

2020, group in the fridge room in October, Lyon

2020, Jeremy and Arne downstairs in October, Lyon

2020, Antoine and Théau in October, Lyon

2020, PhD degree party for Théau in June, Lyon

2020, transfering Helium 3 in June, ENS de Lyon

2020, installing the fridges in May, ENS de Lyon

2020, delivery of the fridges in April, ENS de Lyon

2020, group with Clara in January, ENS de Lyon

2019, preparing the fridge for cool down, ENS de Lyon

2019, installing the Plassys evaporator, ENS de Lyon

2013, Manu shakes hands with the president

2010, Cryoconcept fridge finally installed!

2010, we bring the Cryoconcept fridge in

MEMBRES

PERMANENTS

Audrey Bienfait

Audrey a réalisé sa thèse dans le groupe Quantronique du CEA Saclay (France) de 2013 à 2016. Sous la supervision de Patrice Bertet, elle a appliqué des techniques des circuits quantiques à la résonance magnétique : coupler des spins Si:Bi à un résonateur à petit volume de mode et haut facteur de qualité lui a permis d’obtenir une détection plus sensible du signal de spin et d’observer la relaxation radiative des spins par l’effet Purcell. Par la suite, elle a effectué un post-doc dans le groupe d’Andrew Cleland à l’université de Chicago (USA) où elle a utilisé des phonons itinérants pour coupler des qubits supraconducteurs distants et réaliser des expériences d’interférométrie acoustique. En 2019, elle a rejoint le groupe de Circuits Quantiques en tant que chargée de recherches du CNRS. Elle a reçu le prix de thèse Bruker et un prix de l’université Paris-Saclay pour ses travaux de thèse. Ses recherches portent sur les spins électroniques et les circuits supraconducteurs. Liste de publications.

Sylvain Hermelin

Au cours de son doctorat dans l'équipe Cohérence quantique de l'Institut Néel, Grenoble (France), Sylvain Hermelin a travaillé sur les points quantiques latéraux dans les hétérostructures GaAs. Il y a réalisé le transport à la demande d'un seul électron sur quelques microns et a obtenu son doctorat en 2012. L'objectif à long terme de ce travail est le transport cohérent d'un qubit de spin électronique. Après un postdoc dans le groupe de biophysique de l'Université de Genève (Suisse) pour rechercher les conséquences macroscopiques des effets de cohérence quantique dans des souris vivantes, Sylvain a travaillé à l'Institut Lumière Matière (Lyon, France) sur les propriétés optiques de nano-objets individuels ainsi que sur la microscopie élémentaire (imagerie LIBS). Sylvain a rejoint le Groupe Circuit Quantique en 2023 en tant qu'ingénieur de recherche CNRS.

Benjamin Huard

Ancien élève de l'Ecole Normale Supérieure de Paris, Benjamin Huard a fait sa thèse dans le groupe Quantronique du CEA Saclay (France) sous la direction d'Hugues Pothier. Il y a réalisé des expériences visant à comprendre le comportement des électrons dans les conducteurs mésocopiques métalliques et supraconducteurs. En 2006, il a rejoint le groupe de David Goldhaber-Gordon à l'université de Stanford (USA) en tant que post-doctorant. Il y a été le premier à mettre en évidence l'effet tunnel de Klein dans le graphène. En 2008, recruté au CNRS, il a co-fondé le groupe Electronique Quantique au Laboratoire Pierre Aigrain de l'Ecole Normale Supérieure (Paris, France) avec Michel Devoret. Il a reçu le prix Saint-Gobain de la Société Française de Physique en 2006 et devint maître de conférence associé à l'Ecole Normale Supérieure Paris en 2014. Il est depuis 2016 professeur à l'Ecole Normale Supérieure de Lyon où il a fondé le groupe Circuits Quantiques. Il est conseiller scientifique de la société Alice and Bob depuis 2021.Liste de publications

ETUDIANTS ET POSTDOCS

Yannick Seis

Post-doc since 2022

Il a fait son doctorat avec Albert Schliesser à l'Institut Niels Bohr de Copenhague (Danemark) sur l'optomécanique quantique. Il a rejoint notre groupe dans le cadre du projet OCTAVES visant à rendre les circuits quantiques plus robustes à une grande puissance de pompage.

Ambroise Peugeot

Post-doc depuis 2023

Il a fait sa thèse au CEA Saclay avec Fabien Portier sur l'émission quantique d'une jonction Josephson polarisée en tension. Après un post-doc à l'Ecole Polytechnique pendant lequel il a conçu et utilisé un spectromètre basé sur une jonction Josephson, il a rejoint notre groupe en tant que chercheur junior du projet RobustSuperQ du programme France 2030. Il dirige les travaux sur le développement de nouveaux paradigmes de qubits de chat.

Yutian Wen

Post-doc depuis 2023

Il a fait son doctorat avec Edward Laird à l'Université de Lancaster (Royaume Uni) sur l'électromécanique quantique puis un premier post-doctorat avec Patrice Bertet au CEA Saclay sur la manipulation quantique d'ensembles de spins. Il a rejoint notre groupe dans le cadre du projet RobustSuperQ de France2030 pour développer des mémoires quantiques à base d'ensemble de spins.

Antoine Marquet

En thèse depuis 2020

Il développe des protocoles et dispositifs pour la correction d'erreur quantique par les codes bosoniques dans le cadre d'une thèse Cifre avec la startup Alice and Bob et dans le cadre du projet Européen Qucos.

Arne Bahr

En thèse depuis 2020

Il développe des circuits quantiques pour réaliser des expériences de résonance électronique de spin à l'échelle nanométrique avec le soutien de Idex Lyon.

Hector Hutin

En thèse depuis 2021

Hector réalise des expériences sur l'action en retour de la mesure de fluorescence et l'utilisation de réseaux neuronaux pour le contrôle quantique.

Matteo Boselli

En thèse depuis 2022

Il participe au projet Indigo pour développer et construire un outil de spectroscopie par résonance paramagnétique électronique (RPE) basé sur la technologie des circuits quantiques.

Kushagra Aggarwal

Visiteur en 2023

He is doing his PhD in the group of Natalia Ares at Oxford University on quantum thermodynamics using carbon nanotubes. This year, he is spending several months in the group to acquire knowledge on superconducting circuits. He participates in our project From NISQ to LSQ: Bosonic and LDPC codes (2022-2027).

Adria Rospars

PhD student since 2023

She participates in the GASP project of ARO/LPS that aims at developing new readout methods for fluxonium qubits. Currently, she is visiting the group of Ioan Pop at Karlsruhe Institute of Technology, Germany.

Tristan Lorriaux

Quantum engineer since 2023

He participates to the France 2030 project RobustSuperQ to build a quantum memory out of spin ensembles.

Simon Dupouy

PhD student since 2023

He is developing new devices and protocols for quantum error correction using bosonic codes in partnership with the startup Alice and Bob and within the Qucos European grant.

EQUIPE QUANTIC

Nous collaborons de manière rapporchée avec l'équipe Quantic qui a été fondée en 2015 et dont nous étions membres officiels avant de fonder l'équipe à l'ENS Lyon. Quantic est une équipe projet d'Inria Paris en collaboration avec Mines ParisTech et l'Ecole Normale Supérieure de Paris. Les membres permanents de l'équipe sont listés ici.

Philippe Campagne-Ibarcq (Inria, LPENS)

Zaki Leghtas (Mines ParisTech, LPENS)

Mazyar Mirrahimi (Inria)

Alexandru Petrescu (Mines ParisTech, Inria)

Pierre Rouchon (Mines ParisTech)

Alain Sarlette (Inria)

Antoine Tilloy (Mines ParisTech, Inria)

Anciens membres du groupe

Camille Lombard Latune

Camille était post-doc de 2021 à 2023. Il est maintenant Professeur Junior à l'Université Bourgogne Franche-Comté, Dijon, France.

Cyril Elouard

Cyril était post-doc de 2021 à 2022. Il est maintenant Professeur Junior à l'Université de Lorraine, Nancy, France.

Réouven Assouly

Réouven a fait sa thèse entre 2019 à 2022. Il est maintenant en post-doc dans le groupe de Will Oliver au MIT.

Alexis Jouan

Alexis était post-doc de 2020 à 2022 dans notre groupe. Il est maintenant maître de conférences à l'ESPCI, Paris.

Rémy Dassonneville

Rémy était post-doc de 2019 à 2022 dans notre groupe. Il est maintenant maître de conférences à l'IM2NP, Marseille.

Antoine Essig

Antoine a fait sa thèse entre 2018 et 2021. Il travaille maintenant chez Alice and Bob.

Jeremy Stevens

Jeremy a fait sa thèse entre 2018 et 2021. Il travaille maintenant chez Alice and Bob.

Daniel Szombati

Daniel était post-doc pendant 2 ans de 2019 à 2021 dans notre groupe. Il travaille maintenant chez Qilimanjaro.

Stefan Zeppetzauer

Stefan a passé 8 moins parmi nous avant de rejondre le groupe d'Arkady Fedorov à l'Université de Queensland (Australie) en 2021.

Sébastien Jezouin

Sébastien était post-doc pendant 2 ans et demi de 2015 à 2017 dans notre groupe à Paris, puis de 2019 à 2020 à Lyon dans le cadre d'une mission Pulsalys pour le développement de plusieurs brevets. Il travaille maintenant chez Alice and Bob.

Théau Peronnin

Théau a fait sa thèse entre 2016 to 2020. Lauréat du grand prix i-PhD en 2019, il est le cofondateur et maintenant CEO d'Alice and Bob.

Nathanaël Cottet

Nathanaël a fait sa thèse entre 2015 et 2018, puis un court postdoc en 2019. Il travaille maintenant chez Alice and Bob.

Quentin Ficheux

Quentin a fait sa thèse entre 2015 et 2018. Il est maintenant chercheur CNRS dans l'équipe Quanteca à l'Institut Néel, Grenoble, France.

Danijela Marković

Danijela a fait sa thèse entre 2014 et 2017. Elle est maintenant chercheuse CNRS formant un tandem avec Julie Grollier au CNRS Thales à Palaiseau.

Zaki Leghtas

Zaki Leghtas a travaillé dans le groupe Electronique Quantique entre 2015 et 2017 en tant que chercheur à Mines ParisTech. Il fait maintenant partie de l'équipe Quantic à l'ENS Paris.

Raphaël Lescanne

Raphaël a fait la première partie de sa thèse entre 2016 et 2017 dans le groupe sous la direction de Zaki Leghtas à l'ENS Paris. Il est cofondateur et maintenant CTO de la startup Alice and Bob.

Landry Bretheau

Landry était post-doc pendant 2 ans de 2013 à 2015. Maintenant, enseignant-chercheur à l'Ecole Polytechnique.

Vladimir Manucharyan

Vlad était un visiteur pendant quelques mois en 2013. Il est maintenant professeur à l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suisse.

Jean-Damien Pillet

Jean-Damien était post-doc pendant 1 an en 2012. Maintenant, enseignant-chercheur à l'Ecole Polytechnique.

François Mallet

Francois Mallet a travaillé dans le groupe Electronique Quantique entre 2011 et 2016 en tant que maître de conférence de l'université Pierre et Marie Curie.

Philippe Campagne

Philippe a fait sa thèse entre 2011 et 2015. Maintenant chercheur permanent dans l'équipe Quantic de l'Inria, Paris.

Emmanuel Flurin

Emmanuel a fait sa thèse de 2011 à 2014. Maintenant chercheur permanent dans le groupe Quantronique au CEA Saclay

Nicolas Roch

Nicolas était post-doc pendant 3 ans de 2010 à 2012. Maintenant chercheur CNRS à l'Institut Néel de Grenoble, France.

François Nguyen

François était post-doc pendant 1 an entre 2008 et 2009.

Michel Devoret

Michel H. Devoret, professeur à Yale University depuis 2002, a été animé la Chaire de Physique Mesoscopique au Collège de France à Paris, où il a enseigné de 2007 à 2012. Il a fondé le groupe Electronique Quantique avec Benjamin Huard en 2008 et a travaillé dans le groupe pendant la durée de sa Chaire. Site web

Stagiaires

Oscar Novat (2023)

Lucas Moreau-Lalaux (2023)

Loris Cros (2023)

Romane Houvenaghel (2022)

Tristan Lorriaux (2022)

Adria Rospars (2022)

Sepideh Abdollahi (2022)

Antoine Brillant (2022)

Denis Benatre (2022)

Romain Cazali (2021)

Guillaume Cauquil (2021)

Solenn Cances (2021)

Victor Champain (2021)

Bastien Voirin (2021)

Sarah Wattelier (2020)

Corentin Picot (2020)

Clément Panais (2020)

Hector Hutin (2020)

Guillaume Cauquil (2019)

Hubert Souquet-Basiege (2018)

Clément Gouriou (2018)

Megan Yamoah (2018)

Marco Fellous Asiani (2017)

Charles Babin (2017)

Théau Peronnin (2015)

Pierre Heidmann (2014)

Cyprien Poirier (2014)

Yael Gagnepain (2013)

Jules Denier (2012)

Lauriane Contamin (2012)

Nathanael Cottet (2012)

Lola El Sahmarany (2010)

Florent Baboux (2010)

Elisabeth Bonnefoy (2010)

PUBLICATIONS

PREPRINTS

Autoparametric resonance extending the bit-flip time of a cat qubit up to 0.3 s A. Marquet, A. Essig, J. Cohen, N. Cottet, A. Murani, E. Abertinale, S. Dupouy, A. Bienfait, T. Peronnin, S. Jezouin, R. Lescanne, B. Huard arXiv:2307.06761

Cyclic quantum engines enhanced by strong bath coupling C. Lombard Latune, G. Pleasance, F. Petruccione arXiv:2304.03267

Complete positivity violation of the reduced dynamics in higher-order quantum adiabatic elimination M. Tokieda, C. Elouard, A. Sarlette, P. Rouchon arXiv:2303.04495

Probing many-body correlations using quantum-cascade correlation spectroscopy L. Scarpelli, C. Elouard, M. Johnsson, M. Morassi, A. Lemaitre, I. Carusotto, J. Bloch, S. Ravets, M. Richard, T. Volz arXiv:2212.09047

Cloaking a qubit in a cavity C. Lledó, R. Dassonneville, A. Moulinas, J. Cohen, R. Shillito, A. Bienfait, B. Huard, A. Blais arXiv:2211.05758

ARTICLES

Demonstration of Quantum Advantage in Microwave Quantum Radar R. Assouly, R. Dassonneville, T. Peronnin, A. Bienfait and B. Huard (2023), Nature Physics (open access PDF)

Extending the laws of thermodynamics for arbitrary autonomous quantum systems C. Elouard, C. Lombard Latune (2023) PRX Quantum 4, 020309 ( open access PDF)

A topologically protected quantum dynamo effect in a driven spin-boson model E. Bernhardt, C. Elouard, K. Le Hur (2023) Phys. Rev. A 107, 022219 ( open access PDF)

Anomalous energy exchanges and Wigner function negativities in a single qubit gate M. Maffei, C. Elouard, B. O. Goes, B. Huard, A. N. Jordan, A. Auffèves (2023) Physical Review A 107 (2), 023710 (open access PDF)

Propagating Quantum Microwaves: Towards Applications in Communication and Sensing M. Casariego, E. Zambrini Cruzeiro, S. Gherardini, T. Gonzalez-Raya, R. André, G. Frazão, G. Catto, M. Möttönen, D. Datta, K. Viisanen, J. Govenius, M. Prunnila, K. Tuominen, M. Reichert, M. Renger, K. G. Fedorov, F. Deppe, H. van der Vliet, A. J. Matthews, Y. Fernández, R. Assouly, R. Dassonneville, B. Huard, M. Sanz, Y. Omar (2023) Quantum Science and Technology 8 (2), 023001 ( open access PDF)

Energetics of a Single Qubit Gate J. Stevens, D. Szombati, M. Maffei, C. Elouard, R. Assouly, N. Cottet, R. Dassonneville, Q. Ficheux, S. Zeppetzauer, A. Bienfait, A. N. Jordan, A. Auffèves, B. Huard (2022) Phys. Rev. Lett. 129, 110601 (open access PDF).

Steady state in strong system-bath coupling regime: reaction coordinate versus perturbative expansion C. Lombard Latune (2022) Phys. Rev. E 105, 024126 ( open access PDF)

Steady state in ultrastrong coupling regime: perturbative expansion and first orders C. Lombard Latune (2022) Quanta 11, 53 ( open access PDF)

Deep Reinforcement Learning for Quantum State Preparation with Weak Nonlinear Measurements R. Porotti, A. Essig, B. Huard, F. Marquardt (2022), Quantum 6, 747 ( arXiv:2107.08816)

Topological power pumping in quantum circuits J. Luneau, C. Dutreix, Q. Ficheux, P. Delplace, B. Douçot, B. Huard, D. Carpentier (2022), Phys. Rev. Research 4, 013169 (arXiv:2109.12897).

Multiplexed photon number measurement A. Essig, Q. Ficheux, T. Peronnin, N. Cottet, R. Lescanne, A. Sarlette, P. Rouchon, Z. Leghtas, B. Huard (2021), Phys. Rev. X 11, 031045 (open access PDF).

Dissipative stabilization of squeezing beyond 3 dB in a microwave mode R. Dassonneville, R. Assouly, T. Peronnin, A. A. Clerk, A. Bienfait, B. Huard (2021), PRX Quantum 2, 020323 (open access PDF). See synopsis in Physics 14, s59.

Number-resolved photocounter for propagating microwave mode R. Dassonneville, R. Assouly, T. Peronnin, P. Rouchon, B. Huard (2020), Phys. Rev. Applied 14, 044022 ( open access PDF)

An Interaction-Free Quantum Measurement-Driven Engine C. Elouard, M. Waegell, B. Huard and A.N. Jordan (2020), Found. Phys. (open access PDF)

Quantum adiabatic elimination at arbitrary order for photon number measurement A. Sarlette, P. Rouchon, A. Essig, Q. Ficheux, B. Huard, 2020 IFAC World Congress, IFAC, Jul 2020, Berlin, Germany (open access PDF)

Sequential dispersive measurement of a superconducting qubit T. Peronnin, D. Marković, Q. Ficheux and B. Huard (2020), Phys. Rev. Lett. 124, 180502 (open access PDF)

The energetic cost of work extraction J. Monsel, M. Fellous-Asiani, B. Huard and A. Auffèves (2020), Phys. Rev. Lett. 124, 130601 (open access PDF)

Exponential suppression of bit-flips in a qubit encoded in an oscillator R. Lescanne, M. Villiers, T. Peronnin, A. Sarlette, M. Delbecq, B. Huard, T. Kontos, M. Mirrahimi, Z. Leghtas (2020), Nature Physics (open access PDF)

Injection locking and parametric locking in a superconducting circuit D. Marković, J.-D. Pillet, E. Flurin, N. Roch and B. Huard (2019), Phys. Rev. Applied 12, 024034 (open access PDF)

Escape of a Driven Quantum Josephson Circuit into Unconfined States R. Lescanne, L. Verney, Q. Ficheux, M. H. Devoret, B. Huard, M. Mirrahimi and Z. Leghtas (2019), Phys. Rev. Applied 11, 014030 (open access PDF)

Maxwell's demon in superconducting circuits N. Cottet and B. Huard (2019). In: Binder F., Correa L., Gogolin C., Anders J., Adesso G. (eds) Thermodynamics in the Quantum Regime. Fundamental Theories of Physics, vol 195. Springer, Cham (open access PDF)

Demonstration of an effective ultrastrong coupling between two oscillators D. Marković, S. Jezouin, Q. Ficheux, S. Fedortchenko, S. Felicetti, T. Coudreau, P. Milman, Z. Leghtas and B. Huard (2018), Phys. Rev. Lett. 121, 040505 (open access PDF)

Dynamics of a qubit while simultaneously monitoring its relaxation and dephasing Q. Ficheux, S. Jezouin, Z. Leghtas and B. Huard (2018), Nat. Comm. 9, 1926 (supplementary information). Click on the video to access all experimental videos.

Observing a quantum Maxwell demon at work N. Cottet, S. Jezouin, L. Bretheau, P. Campagne-Ibarcq, Q. Ficheux, J. Anders, A. Auffèves, R. Azouit, P. Rouchon and B. Huard (2017), PNAS 114, 7561 (open access PDF)

Extracting work from quantum measurement in Maxwell demon engines C. Elouard, D. Herrera-Marti, B. Huard, A. Auffèves (2017), Phys. Rev. Lett. 118, 260603 (open access PDF)

Quantum simulation of ultrastrongly coupled bosonic modes using superconducting circuits S. Fedortchenko, S. Felicetti, D. Marković, S. Jezouin, A. Keller, T. Coudreau, B. Huard, and P. Milman (2017), Phys. Rev. A 95, 042313 (open access PDF)

Using Spontaneous Emission of a Qubit as a Resource for Feedback Control P. Campagne-Ibarcq, S. Jezouin, N. Cottet, P. Six, L. Bretheau, F. Mallet, A. Sarlette, P. Rouchon, and B. Huard (2016), Phys. Rev. Lett. 117, 060502 (open access PDF, supplementary information)

Observing quantum state diffusion by heterodyne detection of fluorescence P. Campagne-Ibarcq, P. Six, L. Bretheau, A. Sarlette, M. Mirrahimi, P. Rouchon, and B. Huard (2016), Phys. Rev. X 6, 011002 (PDF en libre accès, information supplémentaire)

Anatomy of Fluorescence: Quantum trajectory statistics from continuously measuring spontaneous emission A.N. Jordan, A. Chantasri, P. Rouchon and B. Huard (2016), Quantum Stud.: Math. Found. 3: 237. (PDF en libre accès)

Quantum state tomography with measurement imperfections and decoherence P. Six, P. Campagne-Ibarcq, I. Dotsenko, A. Sarlette, B. Huard, and P. Rouchon (2016), Phys. Rev. A 93, 012109 (PDF en libre accès)

Parameter estimation from measurements along quantum trajectories P. Six, P. Campagne-Ibarcq, L. Bretheau, B. Huard, and P. Rouchon (2015), 54th IEEE Conference on Decision and Control