Si les circuits supraconducteurs sont surtout connus pour leurs applications en calcul quantique, ils sont tout autant prometteurs pour des applications de détection qui exploitent des propriétés quantiques comme l’intrication, la compression d’états ou l’action retour de la mesure. Cette thèse présente trois expériences menées avec un circuit supraconducteur très versatile nommé Nœud Quantique. Ce circuit comprend un coupleur paramétrique Josephson couplé à deux résonateurs. L’un de ces résonateurs est un tampon fortement couplé à une ligne de transmission et l’autre est un résonateur à haut facteur de qualité couplé dispersivement à un atome artificiel (transmon). Ce transmon permet d’effectuer des tomographies complètes de l’état du résonateur.
La première expérience réalise un détecteur de photons micro-ondes itinérants capable de résoudre le nombre de photons contenus dans un paquet d’onde jusqu’à 3 photons. L’efficacité quantique de ce détecteur est de l’ordre de 96±4%.
La seconde expérience consiste en la stabilisation autonome d’un état fortement comprimé dans la cavité à haut facteur de qualité. Une technique d’ingénierie de dissipation est employée pour battre la limite des 3dB de compression. À l’aide du transmon, nous avons pu mesurer jusqu’à 8.2±0.8 dB de réduction des fluctuations d’une quadrature par rapport au vide dans le régime permanent.
La dernière expérience est la démonstration de l’avantage quantique prédit par la théorie de l’illumination quantique appliquée aux micro-ondes. Le Nœud Quantique est utilisé pour détecter une cible faiblement réfléchissante placée dans un environnement extrêmement bruité à l’aide d’un signal très faible. Le ratio de signal-sur-bruit mesuré est au-delà la limite théorique de tout radar classique utilisant une puissance de détection identique.
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