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In-flight manipulation of single electrons

Mardi 21 mai 2019 14:00 - Duree : 1 heure
Lieu : Salle « Remy Lemaire » (K223) de l’Institut Néel – au n°25 de la rue des martyrs, Grenoble.

Orateur : Christopher BAUERLE (Institut Néel)

ATTENTION : Pour accéder au site du CNRS (sans badge), envoyez-nous un mél plus que 24 heures avant le seminaire.

ATTENTION : To enter the CNRS site (without a badge), send us an email more than 24 hours before the seminar.

Resumé/Abstract :

Over the past decade, an important effort has been made in the field of low-dimensional electronic conductors towards single-electron electronics with the goal of gaining coherent control over single flying electrons in solid-state devices [1]. In this talk I will present our recent advances towards the realization of electronic flying-qubit architectures using ultrashort charge pulses (Levitons) as well as surface acoustic wave (SAW) driven single electrons.

In the first part of the talk I will present time-resolved measurements of ultrashort single-electron charge pulses injected into a quasi-one-dimensional quantum conductor. We show that the velocity of such a single-electron pulse is found to be much faster than the Fermi velocity due to the presence of strong electron-electron interactions and can be tuned over more than an order of magnitude by electrostatic confinement. In addition, our set-up allows us to tune our system continuously from a clean one-channel Tomonaga-Luttinger liquid to a multi-channel Fermi liquid [2]. Our results are in quantitative agreement with a parameter-free theory and demonstrate a powerful new probe for directly investigating real-time dynamics of fractionalisation phenomena in low-dimensional conductors.

In the second part of the talk, I will concentrate on SAW-assisted single-electron transport. I will present our recent results on highly-efficient electron routing in a beam-splitter configuration. For this we connect four quantum dots via two 22 μm long quantum rails that are coupled by a tunnel barrier along a 2 µm long interaction region. Changing the energy detuning in the interaction region we can partition the electrons on-demand into two paths with electron transport efficiencies of 99.7 % [3]. Our results demonstrate the potential of these two approaches for the implementation of an electronic solid-state flying qubit having high relevance in fundamental research and quantum information technology.

[1] C. Bäuerle et al., Rep. Prog. Phys. 81, 056503 (2018)

[2] G. Roussely, E. Arrighi et al., Nature Comm. 9, 2811 (2018)

[3] S. Takada, H. Edlbauer et al., arXiv:1903.00684v1

Contact : equipe-seminaires-nano@fondation-nanosciences.fr

Discipline évènement : (Physique)
Entité organisatrice : (Fondation Nanosciences)
Nature évènement : (Séminaire)
Evènement répétitif : (Séminaire Nanoélectronique Quantique)
Site de l'évènement : Polygone scientifique

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