Les circuits quantiques et les photons micro-ondes

Nicolas Bourlet est présentement stagiaire postdoctoral dans le groupe du Pr Max Hofheinz.

Avant d’entamer son séjour à Sherbrooke, Nicolas Bourlet a obtenu un diplôme de l’École supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris (ESPCI), grande école d’ingénierie de son pays natal. Cette école est parmi les grandes écoles d’ingénierie au plus fort pourcentage de personnes étudiantes qui se rendent jusqu’au doctorat, comme l’a fait Nicolas Bourlet.

Sans avoir de plan de carrière précis à suivre, le diplômé en physique s’intéresse à la science et l’ESPCI lui offre l’occasion d’approfondir la chimie et les mathématiques. Et, puisqu’il s’agit d’une école qui mise sur les sciences, il recommence à étudier la biologie. Et la physique? Creuser davantage la physique des matériaux, la physique du solide et l’électromagnétisme confirme son intérêt pour le domaine, d’autant plus qu’à l’ESPCI l’accent est placé sur les travaux pratiques et le travail en laboratoire ce qui convient tout à fait au chercheur.

Le choix de la physique se confirmant, il reste à déterminer quel domaine de la physique choisir.

« Le programme de cette école exige que nous fassions une quatrième année pour faire autre chose, j’ai fait cette année-là à Londres à l’Imperial College, pour une maitrise en physique. Il s’agissait surtout de physique théorique. Les projets expérimentaux commençaient à me manquer et j’avais envie d’appliquer ce que j’avais appris. C’est pour cette raison que je me suis retrouvé au CEA à Saclay. »

Nicolas Bourlet amorce ses études de doctorat dans le laboratoire Quantronique à Saclay, le même qui a accueilli au sein de son équipe le Pr Max Hofheinz quelques années auparavant, sous la supervision de Philippe Joyez pour mener des travaux de recherche sur les circuits quantiques composés de jonctions Josephson.

« J’ai travaillé sur deux projets, j’ai travaillé sur des supraconducteurs fortement désordonnés, donc en général de mauvais métaux et l’autre projet avec des jonctions Josephson et son interaction avec un environnement dissipatif », nous explique le chercheur.

Sa soutenance de thèse a lieu en 2020, dans une période où l’actualité ne parle que des virus qui règlent le rythme de vie d’une bonne partie de la population mondiale. Après la soutenance, il prend la mer, pour reprendre l’expression consacrée, à bord d’un voilier qu’il a lui-même restauré.

Pendant ses études, il fait davantage connaissance avec l’un des membres du jury de sa thèse, le Pr
Hofheinz qui lui offre un stage postdoctoral dans son laboratoire à Sherbrooke.

En plus du lien avec le Pr Hofheinz, Nicolas Bourlet avait déjà classé le Québec au haut de sa liste, cette combinaison le convainc d’accepter l’offre. Il travaille donc dans le laboratoire sur des photons micro-ondes. « Quand on applique une tension sur une jonction Josephson, cela permet de l’utiliser comme une source non linéaire, et quand elle interagit avec son environnement électromagnétique, ça permet de faire de la détection et de la multiplication de photons micro-ondes. »

« Les deux gros projets que nous menons présentement visent à multiplier les photons pour en faire des détecteurs comme les multiplicateurs de photons optiques. L’autre aspect, c’est utiliser cette jonction et les résonateurs pour faire un amplificateur limité quantiquement. Ulrich Martel étudiant à la maitrise travaillait sur des mesures qui ont démontré qu’il est possible de faire un amplificateur qui était quasiment à la limite quantique. »

Le groupe du Pr Hofheinz s’est développé ce qui influence le travail de Nicolas Bourlet qui doit consacrer du temps à répondre aux questions des membres du groupe et contribuer à l’encadrement des étudiantes et étudiants du Pr Hofheinz.

« Dans le cadre de mon doctorat, nous avions un petit groupe et j’ai bénéficié des conseils de la part du professionnel de recherche, ce qui me donne envie de redonner, et puisque j’aime bien enseigner je trouve l’expérience enrichissante. »

Nicolas Bourlet apprécie son séjour à Sherbrooke et en profite pleinement, et bien que les plans d’avenir ne sont pas encore définis, l’emploi devra inévitablement inclure une portion d’enseignement.