Towards a spin-ensemble quantum memory for superconducting qubits

Cet article porte sur la réalisation d'un nouveau type de dispositif quantique, dans lequel un ensemble de spins électroniques avec des temps de cohérence longs est associé à un processeur quantique supraconducteur à quelques qubits. Le but est de stocker les états des qubits dans les degrés de liberté collectifs de l'ensemble de spins, et de les récupérer à la demande, bénéficiant ainsi d'une meilleure protection contre la décohérence. En première partie, nous présentons le protocole mis au point pour une telle mémoire quantique multi-mode. Nous décrivons ensuite une série de résultats expérimentaux utilisant des centres NV dans le diamant, démontrant les briques de base de ce protocole : le transfert d'états quantiques arbitraires d'un qubit vers l'ensemble de spins, et la récupération de champs micro-ondes classiques au niveau du photon unique par application d'une séquence de refocalisation de type écho de Hahn. La réinitialisation de la mémoire entre deux séquences successives est réalisée par repompage optique des spins.