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4.2 Processus d’échappement

4.2.2 Mesure des lignes P 50 %

4.2.2.3 Extraction des paramètres des échantillons

Le calcul numérique de la hauteur de barrière∆U et de la fréquence en fond de puits

νk permet d’évaluer la probabilité d’échappement théorique en fonction du courant et du

flux de polarisation. On peut alors reconstruire les lignes P50% correspondant à un jeu de

paramètres du SQUID et les comparer aux mesures. Comme nous l’avons montré dans

−0.55 −0.5 −0.45

−800

−400

0

400

800

S

QB

I p

[nA]

Φp / Φ0

[0Φ0]

[−1Φ0]

[0Φ0]

[−1Φ

0]

&

0.4 0.5 0.6 0.7

−400

−200

0

200

400

I p

[nA]

Φp / Φ0

S

2D

[0Φ

0] [1Φ0]

[0Φ

0] [1Φ

0]

&

Figure 4.15 – Lignes critiques des échantillons SQB et S2D autour de (Ip = 0 ; Φp =

0.5Φ0). Durée des impulsions de flux ∆t = 100ns pour SQB et ∆t = 1µs pour S2D. Les

prédictions de la théorie MQT sont en rouge.

SQUID SQB (niobium) SQUID S2D (aluminium)

Courant critique par jonction IcJ J 5.61µA 0.713µA

Asymétrie de courant critique α 0.72% 0.24%

Inductance LS 18.7pH 629.8pH

Paramètre b 3.05 0.733

Asymétrie d’inductance η 72% 10.1%

Table 4.1 – Paramètres des échantillons SQB et S2D extrait de l’ajustement des lignes

P50% avec la théorie.

le chapitre 2 à la figure 2.6, chaque paramètre a un effet bien distinct sur la forme des

lignesP50%. Nous ne procédons donc pas à un ajustement avec plusieurs paramètres libres

mais à plusieurs ajustements à paramètre libre unique. Dans la pratique, on commence

par calibrer la mutuelleMbob entre la bobine de flux et le SQUID en utilisant la périodicité

des arches en Φ0. En comparant l’effet des impulsions Φ(t) appliquées par l’antenne avec

l’effet de la bobine, on calibre la mutuelle MΦentre l’antenne de flux et le SQUID. Ensuite

du maximum des lignes P50% sur la figure 4.12, on extrait le courant critique du SQUID.

Puis sur la figure 4.15, le décalage des extrémités des lignes P50% par rapport au courant

nul permet de déduire l’asymétrie de courant critique α. La largeur en flux de la zone

de coexistence entre deux états de flux donne l’inductance du SQUID LS. Finalement

l’asymétrie d’inductance η est extraite de la valeur du flux au point de croisement entre

les lignes P50% des deux états de flux. Les paramètres obtenus par les ajustements sont

présentés dans le tableau 4.1. Les lignesP50%théoriques pour ces paramètres sont en rouge

sur les figures 4.12 et 4.15.

Conclusion

Dans la première partie de ce chapitre nous avons présenté les caractéristiques IV de

nos échantillons. Outre l’extraction des paramètres de base de nos échantillons comme le

gap supraconducteur et le courant de repiégeage, nous avons mis en évidence l’effet de la

dissipation sur les caractéristiques IV des SQUIDs. Nous proposons un modèle très simple

basé sur la variation du gap supraconducteur en fonction de la température de la jonction.

Dans l’état dissipatif, la température de la jonction augmente. Le gap supraconducteur est

alors modifié. Une zone de résistance négative apparaît dans la caractérisique IV. Lorsque

on associe en parallèle deux jonctions, une instabilité apparaît au point de bifurcation entre

les régimes de résistance négative et positive. Au cours de la dépolarisation du SQUID,

on observe une dépolarisation successive des deux jonctions. Cet effet permet d’expliquer

précisement les anomalies observées à demi-courant critique. Un ajustement plus précis

de la caractéristique IV d’un SQUID permet d’extraire les températures de chacune des

jonctions.

Dans la deuxième partie, nous avons présenté les mesures des lignes d’échappement

à 50% dans nos échantillons. La mesure de probabilité d’échappement par impulsions

de courant permet de mesurer l’échappement vers un état dissipatif. Dans la région de

coexistence entre deux états de flux, cette mesure ne permet pas de mesurer l’échappement

d’un état de flux vers l’autre. Nous avons donc mis au point une mesure en deux étapes

mettant en jeu des impulsions de flux pour l’échappement suivies de la lecture de l’état de

flux final par impulsion de courant. L’ajustement avec un modèle MQT permet d’extraire

avec une grande précision le courant critique des jonctions, l’inductance de la boucle du

SQUID ainsi que leurs asymétries.

Le dcSQUID polarisé à courant nul : un

QuBit de phase protégé

La première mesure de la discrétisation des niveaux d’énergie d’un dcSQUID a été

effectuée par J. Claudon en 2004 [44]. Des oscillations cohérentes en présence d’un champ

micro-onde ont été observées, ouvrant la voie à l’utilisation d’un dcSQUID en tant que

QuBit de phase. Il a été demontré que le temps de cohérence mesuré, de l’ordre de 20ns,

était principalement limité par les fluctuations du courant de polarisation [74]. Nous

mon-trerons dans ce chapitre qu’un dcSQUID polarisé à courant nul est protégé contre les

fluctuations de courant. En particulier dans l’échantillon S2D, nous mesurerons un temps

de déphasage de160nset un temps de relaxation de 200ns.

Dans une première partie, nous traiterons de la mesure des états quantiques d’un

dcS-QUID polarisé à courant nul. Nous présenterons une technique de mesure en un coup

par impulsion de flux nanoseconde adaptée à la problématique de la mesure proche du

courant nul. Cela nous permettra d’effectuer des mesures de spectroscopie sondant la

pre-mière transition du mode longitudinal d’un dcSQUID. Nous montrerons alors l’existence

d’une ligne optimale où le circuit est protégé contre le bruit en courant. Nous présenterons

ensuite les oscillations cohérentes et les mesures de temps de relaxation le long de cette

ligne optimale.

Dans la deuxième partie, nous discuterons de la principale limitation dans nos

échan-tillons : la présence de systèmes à deux niveaux parasites situés dans la barrière tunnel

des jonctions. Nous présenterons les divers effets de ces défauts. Enfin nous verrons sous

forme de perspectives les améliorations à apporter aux circuits afin de réduire la densité

de défauts.

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5.1 Spectroscopies du mode longitudinal et ligne

opti-male