Conférence : « Création de jumeaux numériques de qubits à spin semi-conducteurs »

Professeur qui invite : Professeur Sharif Sadaf

Résumé :  

Les qubits à spin semi-conducteurs constituent une plateforme de premier plan pour l’informatique quantique évolutive, bénéficiant de l’infrastructure établie de l’industrie des semi-conducteurs. Cependant, l’évolution vers des dispositifs multi-qubits reste difficile en raison de la sensibilité des qubits à spin aux imperfections des matériaux, à la variabilité de fabrication et au bruit électronique.

La modélisation multiéchelle et multiphysique offre une approche puissante pour explorer la conception des dispositifs dans des conditions réalistes et guider le développement de qubits haute-fidélité tout en réduisant les coûts et le temps nécessaires aux expériences. Dans ce travail, je présente une suite d’outils de modélisation calibrés expérimentalement pour les qubits à spin en silicium. Le cadre intègre l’électrostatique quantique, des solveurs atomistiques de contrainte et de fonction d’onde, ainsi que des techniques multi-électrons afin de saisir la variabilité d’un dispositif à l’autre et d’optimiser la conception et le contrôle des dispositifs. À l’aide de cette approche, j’analyse les mécanismes clés, notamment l’ingénierie du facteur g, les interactions d’échange et la suppression de la décohérence, en mettant en évidence les voies menant à une conception robuste des qubits en silicium [1-3].

Abstract: 

Semiconductor spin qubits are a leading platform for scalable quantum computing, benefiting from the established infrastructure of the semiconductor industry. However, scaling to multi-qubit devices remains challenging due to the sensitivity of spin qubits to material imperfections, fabrication variability, and electronic noise. Multi-scale, multi-physics modelling provides a powerful approach to explore device designs under realistic conditions and to guide the development of high-fidelity qubits while reducing experimental costs and time. In this work, I present a suite of experimentally calibrated modelling tools for silicon spin qubits. The framework integrates quantum electrostatics, atomistic strain and wavefunction solvers, and multi-electron techniques to capture device-to-device variability and optimize device design and control. Using this approach, I analyse key mechanisms including g-factor engineering, exchange interactions, and decoherence suppression, highlighting pathways for robust silicon qubit design [1-3].

1. J. D. Cifuentes et. al., Nature Communications 15, 4299 (2024).

2. M. P. Losert et. al., PRB 108, 125405 (2023).

3. K. W. Chan et. al., Nanoletters 21, 1517 (2021).

Biographie :

Rajib Rahman received his PhD in Electrical Engineering from Purdue University, USA, in 2009. He then held a postdoctoral fellowship at Sandia National Laboratories (2009–2012) before returning to Purdue as a Research Professor (2012–2018). In 2019, he joined the School of Physics at UNSW as an Associate Professor and was promoted to Professor in 2025. At UNSW, Rajib leads a computational quantum materials research group, working closely with Australian quantum computing start-ups SQC and Diraq. His research focuses on developing advanced computational methodologies and software tools to model and understand the behavior of spin qubits in semiconductors, contributing to the design of scalable quantum technologies.

*Le séminaire sera présenté en anglais.

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