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.





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).

2021, setup in Montchat in May, Lyon
2020, testing the solidity of the frames in October, Lyon
2020, mounting a multiplexing counter in October, Lyon
2020, mounting a multiplexing counter in October, Lyon
2020, Audrey and Benjamin in October, Lyon
2020, optical lithography, Lyon
2020, group in the fridge room in October, Lyon
2020, Audrey and Benjamin in October, Lyon
2020, Jeremy and Arne downstairs in October, Lyon
2020, Antoine and Théau in October, Lyon
2020, Arne winding in July, 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
2019, Les Houches excursion, Mont Blanc
Group in January 2019, Annecy
2018, ENS de Lyon
2018, draining the compressor
2018, ENS de Lyon
Group in December 2017, Aussois
2017, Aussois
2017, Aussois
2017, ENS de Lyon
2017, inauguration (by Helene Blehaut)
2017, moving to Lyon
2017, moving to Lyon
2017, moving to Lyon
2017, moving to Lyon
2017, moving to Lyon
2017, moving to Lyon
2017, ENS Paris
2016, Beijing
2016, ENS Paris
2016, Quantum node
Quantic Team in January 2016, Paris
2015, Porquerolles
Group in September 2015, Paris
2015, ENS Paris
2015, ENS Paris
2015, ENS Paris
2015, ENS Paris
2015, ENS Paris
Group in April 2014, Paris
2014, Vlad visits
2014, Andrew visits
2013, Quantum node
2013, Vlad siphons a dewar
2013, Quantum node
2013, ENS Paris
Group in May 2013, Paris
2013, ENS Paris
2013, first version of the quantum node
2013, Manu shakes hands with the president
2013, ENS Paris
2012, ENS Paris
2012, ENS Paris
Group in Jan 2012, Paris
2011, 3D transmon
2011, Josephson mixer
2011, installing the Bluefors fridge
2011, installing the Bluefors fridge
2011, installing the Bluefors fridge
2011, installing the Bluefors fridge
2011, installing the Bluefors fridge
2011, installing the Bluefors fridge
Group in May 2011, Paris
2011, our first 3D transmon
2011, preparing the arrival of Bluefors
2011, First experiments with JPC
2011, First experiments with JPC
2010, Cryoconcept fridge finally installed!
2010, ENS Paris
2010, we bring the Cryoconcept fridge in
2010, we bring the Cryoconcept fridge in
Group in May 2010, Paris
2010, ENS Paris
2009, ENS Paris
2009, ENS Paris
2009, ENS Paris
2009, ENS Paris
2009, ENS Paris
Group in May 2009, Paris

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.

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 membre du Conseil et du Conseil Scientifique de la société Alice and Bob depuis 2021.Liste de publications

ETUDIANTS ET POSTDOCS

Rémy Dassonneville

Rémy Dassonneville

Post-doctorant depuis 2019

Il a fait sa thèse à Grenoble avec Olivier Buisson sur de nouveaux types de couplage pour les qubits supraconducteurs. Il développe ici des protocoles d'information quantique basés sur des réseaux quantiques de circuits supraconducteurs dans le cadre du projet Quantum Flagship QMiCS .

Alexis Jouan

Alexis Jouan

Post-doc since 2020

Il a fait sa thèse à l'ESPCI (Paris) avec N. Bergeal et C. Feuillet-Palma en travaillant sur les gaz 2D supraconducteurs. Après un postdoc dans le groupe de Reilly à l'université de Sydney, travaillant sur la lecture de qubits dans les points quantiques du Si et dans les points contact quantiques, il a rejoint le groupe en avril 2020 pour travailler sur le fluxonium dans le cadre du programme HiPS de l'Army of Research Office.

Jeremy Stevens

Jeremy Stevens

En thèse depuis 2017

Il développe des qubits supraconducteurs de long temps de vie basés sur le fluxonium dans le cadre du programme HiPS de l'Army of Research Office.

Antoine Essig

Antoine Essig

En thèse depuis 2018

Il réalise des expériences sur l'action en retour de la mesure de fluorescence avec le soutien de la Fondation Del Duca et sur la protection topologique de grandeurs physiques inédites avec le soutien de Idex Lyon.

Réouven Assouly

Réouven Assouly

En thèse depuis 2019

Il développe des protocoles d'information quantique basés sur des réseaux quantiques de circuits supraconducteurs dans le cadre du projet Quantum Flagship QMiCS .

Antoine Marquet

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

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

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.

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.

Anciens membres du groupe

Daniel Szombati

Daniel était post-doc pendant 2 ans de 2019 à 2021 dans notre groupe.

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. Travaillant chez Alice and Bob, il co-encadre la thèse d'Antoine Marquet.

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 postdoc dans le groupe d'Andreas Wallraff et Christopher Eichler à l'ETH Zurich, Suisse.

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 au Joint Quantum Institute - University of Maryland.

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

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

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 arXiv:2109.09648

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

ARTICLES

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

Les microprocesseurs du futur B. Huard (2015), La Recherche 501, 62

Optimal design for the Josephson mixer J.-D. Pillet, E. Flurin, F. Mallet, and B. Huard (2015), Applied Physics Letters 106, 222603 (PDF en libre accès, information supplémentaire)

Quantum dynamics of an electromagnetic mode that cannot contain N photons L. Bretheau, P. Campagne-Ibarcq, E. Flurin, F. Mallet, and B. Huard (2015), Science, 348, 776 (PDF en libre accès, information supplémentaire, mentionné dans Arstechnica et Phys.org)

Superconducting quantum node for entanglement and storage of microwave radiation E. Flurin, N. Roch, J.-D. Pillet, F. Mallet and B. Huard (2015), Phys. Rev. Lett. 114, 090503 (PDF en libre accès, information supplémentaire)

Observing interferences between past and future quantum states in resonance fluorescence P. Campagne-Ibarcq, L. Bretheau, E. Flurin, A. Auffèves, F. Mallet and B. Huard (2014), Phys. Rev. Lett. 112, 180402 (PDF en libre accès, information supplémentaire)

Stabilizing the trajectory of a superconducting qubit by projective measurement feedback P. Campagne-Ibarcq, E. Flurin, N. Roch, D. Darson, P. Morfin, M. Mirrahimi, M. H. Devoret, F. Mallet and B. Huard (2013), Phys. Rev. X 3, 021008 (PDF en libre accès, information supplémentaire)

Widely tunable, non-degenerate three-wave mixing microwave device operating near the quantum limitN. Roch, E. Flurin, F. Nguyen, P. Morfin, P. Campagne-Ibarcq, M. H. Devoret and B. Huard (2012), Phys. Rev. Lett. 108, 147701 (PDF en libre accès, information supplémentaire)


Generating Entangled Microwave Radiation Over Two Transmission Lines E. Flurin, N. Roch, F. Mallet, M. H. Devoret and B. Huard (2012), Phys. Rev. Lett. 109, 183901 (open access PDF,supplementary information, Viewpoint in Physics )

Strong measurement and quantum feedback for persistent Rabi oscillations in circuit QED experiments M. Mirrahimi, B. Huard, and M. H. Devoret, Decision and Control (CDC), 2012 IEEE 51st Annual Conference on (PDF en libre accès)

THESES

Building and operating a quantum node of a microwave network T. Peronnin, PhD thesis, Ecole Normale Supérieure de Lyon (2020)

Quantum trajectories with incompatible decoherence channels Q. Ficheux, PhD thesis, Ecole Normale Supérieure Paris (2018)

Energy and Information in Fluorescence with Superconducting Circuits N. Cottet, PhD thesis, Ecole Normale Supérieure Paris (2018)

Applications of the Josephson mixer : ultrastrong coupling, quantum node and injection locking in conversion D. Marković, PhD thesis, Ecole Normale Supérieure Paris (2017)

Measurement backaction and feedback in superconducting circuits P. Campagne-Ibarcq, PhD thesis, Ecole Normale Supérieure Paris (2015)

Josephson mixer, swiss army knife for microwave quantum optics E. Flurin, PhD thesis, Ecole Normale Supérieure Paris (2014)

Quantum information with superconducting circuits B. Huard, Habilitation thesis, Ecole Normale Supérieure Paris (2014)

LIVRES EDITES

Quantum microwaves Edited by B. Huard, F. Portier and M. Hofheinz (2016), Comptes Rendus Physique 17, 679-804. (Avant-propos)

Quantum Machines: Measurement and Control of Engineered Quantum Systems Lecture Notes of the Les Houches Summer School: Volume 96, July 2011 Edited by M. Devoret, B. Huard, R. Schoelkopf, and L. F. Cugliandolo (2014), Oxford University Press

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