MolQif
Manipulation de Spins Moléculaires pour l’information Quantique
Porteur
Talal Mallah, Université Paris-Saclay
Aperçu
Le projet MolQIf vise à explorer le potentiel des complexes paramagnétiques (PCs) pour jouer le rôle de bits quantiques (qubits) basés sur le spin, robustes et à l’état solide pour le traitement quantique de l’information (QIP).
Mots-clés : Complexes magnétiques, bit quantique de spin, manipulation optique et micro-onde, spins moléculaires, portes logiques quantiques, lanthanides, métaux de transitions
En résumé
Le projet MolQif exploite la flexibilité et la polyvalence des complexes de métaux de transition et de lanthanides pour concevoir et préparer des cristaux moléculaires composés de molécules présentant des architectures de spins électronique et nucléaire ciblées, adaptées à la démonstration de portes logiques quantiques, au stockage quantique optique et aux télécommunications. La chimie théorique et les spectroscopies optiques et de résonance paramagnétique électronique permettent d’évaluer le potentiel des molécules pour le traitement quantique de l’information et de guider la conception moléculaire pour choisir les meilleurs candidats dont les propriétés seront étudiées.
Le projet étudie aussi les propriétés de cohérence des molécules et des cristaux moléculaires, d’abord en tant que grands ensembles (en solution congelée ou légèrement diluée à l’état solide), puis en tant que petits ensembles. Pour ce faire, les molécules sont intégrées dans des matrices sans spin ou greffées sur le résonateur supraconducteur pour la spectroscopie micro-onde ou isolées dans les monocristaux pour la manipulation optique.
Enfin, pour évaluer l’adéquation des molécules en tant que plate-forme pour l’informatique quantique, des portes logiques quantiques à un et deux qubits seront démontrées sur des complexes paramagnétiques mononucléaires et binucléaires en molécule unique en tirant parti des interactions entre spins électroniques et nucléaires intramoléculaires, en utilisant la détection de photons uniques dans le domaine des micro-ondes.
Défis
- Démontrer que des molécules (magnétiques) peuvent servir de plateformes de bits quantiques basés sur le spin (électronique et nucléaire) permettant d’implémenter des portes logiques quantiques à un, deux ou trois qubits comme modèle d’ordinateurs quantiques.
Tâches
- WP1 : Conception de complexes paramagnétiques (PCs) et mise en forme à l’état solide
- WP2 : Modélisation des propriétés des molécules
- WP3 : Caractérisation des PCs par EPR cw et pulsé
- WP4 : Adressage optique et lecture des molécules de lanthanide
- WP5 : Adressage par micro-ondes des spins électro-nucléaires dans des échantillons à haute dilution ou dans des configurations à molécule unique utilisant un circuit supraconducteur
Le consortium
- Institut de chimie de Strasbourg (ICS, CNRS / Université de Strasbourg)
- Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d’Orsay (ICMMO, CNRS / Université Paris-Saclay)
- Institut de Recherche de Chimie Paris (IRCP, CNRS / Chimie ParisTech)
- Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR, CNRS / Université de Rennes)
- Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (ISIS, CNRS / Université de Strasbourg)
- Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP, CNRS / Aix-Marseille Université)
- Institut Néel, CNRS / Université Grenoble Alpes)
- Laboratoire de Chimie et Physique Quantique (LCPQ), CNRS / Université de Toulouse)
- Laboratoire de Chimie Moléculaire (LCM, CNRS / École Polytechnique)
- Laboratoire de Physique de la Matière Condensée (PMC, CNRS / École Polytechnique)
- Laboratoire de Physique ENS de Lyon (LPENSL, CNRS / ENS de Lyon / Université Claude Bernard Lyon 1)
- Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses (LNCMI, CNRS / Université Grenoble Alpes)
- Service de Physique de l’État Condensé (SPEC, CEA / CNRS / Université Paris-Saclay)
- Systèmes Moléculaires et nano Matériaux pour l’Energie et la Santé (SyMMES, CEA / CNRS / Université Grenoble Alpes)