Post-doc : Simulation de la dynamique de défauts et de leur impact dans des dispositifs à qubit de spin

Missions :
Les qubits de spin dans les semi-conducteurs constituent une plateforme prometteuse pour l’informatique quantique, offrant à la fois scalabilité et compatibilité avec les technologies microélectroniques avancées. Cependant, leurs performances sont souvent limitées par des instabilités électriques et des mécanismes de décohérence liés à des fluctuations de l’environnement électrostatique local. En particulier, les défauts à l’échelle atomique dans les matériaux isolants – tels que SiO₂, Al₂O₃ ou le nitrure de silicium – peuvent héberger des systèmes à deux niveaux qui fluctuent dans le temps, induisant du bruit de charge et des effets thermiques susceptibles de dégrader les performances des qubits.
Ce projet postdoctoral vise à étudier l’origine microscopique de ces effets à travers le développement et l’application d’un cadre de simulation multi-échelle. L’accent sera mis sur la modélisation des processus de transfert de charge à des températures cryogéniques, en particulier les transitions de charge médiées par les défauts dans des environnements de dispositifs réalistes sur différentes plateformes matérielles. En combinant simulations atomistiques et modélisation à l’échelle du dispositif, le projet vise à quantifier l’impact de ces processus sur les propriétés des qubits et à distinguer leurs rôles respectifs dans les instabilités des dispositifs et la décohérence induite par le bruit de charge.
Le candidat retenu développera des méthodologies de simulation avancées pour étudier la dynamique des charges sur une large gamme d’échelles de temps et appliquera ces outils pour identifier les mécanismes atomistiques responsables des fluctuations électriques dans les dispositifs à qubits de spin. Ce travail apportera des connaissances clés sur les limitations des technologies actuelles et contribuera à la conception de plateformes de qubits plus stables et cohérentes, adaptées à différents systèmes matériels.

Activités :
Le poste comprend les activités suivantes :
- La caractérisation atomistique du type de défauts et de leurs taux typiques de chargement/déchargement à l'aide de méthodes ab initio (théorie de la fonctionnelle de la densité).
- L'intégration de ces résultats dans des simulations microscopiques du qubit pour évaluer l'impact du désordre simulé sur les propriétés du qubit de spin.
- La comparaison entre des données expérimentales et des données simulées afin de clarifier l'origine du bruit dans les dispositifs à qubits de spin.
- L'exploration de nouvelles architectures de dispositifs basées sur les découvertes faites lors des phases précédentes, en exploitant ces informations pour faire progresser l'état de l'art de la technologie des qubits de spin.

Contexte de travail :
Le candidat travaillera dans l'équipe QuantECA du laboratoire. L'Institut NÉEL, UPR 2940 CNRS, est l'un des plus grands instituts de recherche nationaux français pour la recherche fondamentale en phys
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