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Laboratoire Pierre Aigrain

Accueil du site > La recherche au L.P.A. > Circuits et conducteurs quantiques > Supraconductivité

Supraconductivité

Sujets d’étude : Dynamique du paramètre d’ordre supraconducteur et des vortex

Membres de l'équipe :


Permanents : Jean-Paul Maneval, Patrice Mathieu

Doctorants : Cecile Repellin, Michaêl Rosticher

Post-docs : Teldo Anderson Da Silva Pereira

Filaments supraconducteurs pour la détection de très faibles énergies

Un filament supraconducteur, pourvu qu’il soit de taille nanométrique, et polarisé en courant au seuil de l’instabilité, peut être sensible à un électron faiblement accéléré, ou même à une énergie de l’ordre de l’électron-volt.

L’application à la détection du photon unique a démarré il y a quelques années à l’Université de Rochester (G.N. Gol’tsman et al. APL 79, 6, 2001) avec des films ultrafins (4 nanomètres) et étroits de nitrure de niobium. Leur réponse très rapide et leur faible taux de comptage d’obscurité en fait des candidats très attendus dans les expériences d’informatique quantique.

Nous avons deux directions de recherche :

A/ Dynamique de la transition résistive induite par le courant et détection.

Des observations résolues en temps permettent de distinguer les centres de glissement de la phase supra, qui appartiennent à l’état supraconducteur, des simples points chauds de dimension comparable (longueur de l’ordre du micron). En polarisation continue, ces états résistifs peuvent être déclenchés par une impulsion de courant surcritique, ou par une minuscule impulsion laser, à la limite d’un photon détecté par impulsion. Quel que soit le mode d’excitation, l’état obtenu est le même et il est atteint en moins d’une nanoseconde. Nous travaillons sur des supras métalliques (Nb, NbN) de même que sur des matériaux à haute Tc.

B/ Collaboration avec Gilles Nogues et Adrian Lupascu de l’équipe « Electron en cavité » du Laboratoire Kastler-Brossel.

Nous mettons au point un détecteur d’électron unique fait d’une bande de NbN de 500 nanomètres de largeur destiné à leur expérience d’atome froid piégé sur une puce à atome elle-même supraconductrice. L’électron d’un microscope électronique à balayage, focalisé sur le nano-filament, permet d’en faire une cartographie précise, tant en géométrie qu’en efficacité de détection.




Fig 1 : Nanofilament de NbN (en position verticale) dessiné par lithographie électronique et gravé par RIE (Reactive Ion Etching) O2/SF6




Fig 2 : Impulsion électrique positive et sa réflexion négative sur un micropont de NbN supraconducteur, retardée par une ligne coaxiale de 250 nanosecondes. Excepté pour la transition induite par le seul courant (4 en noir), ces courbes-réponses sont prises en courant sous-critique ; La trace 1 en rouge montre zéro détection dans la fenêtre de temps impartie. Traces 2 et 3 : la lumière est admise, et l’instant de la détection est aléatoire. La transition à l’état résistif se fait en moins d’une nanoseconde.