Résumé
La première leçon a commencé par quelques rappels de théorie des circuits classiques, comme les définitions concernant les variables de nœuds et les variables de boucles, les lois de Kirchhoff et les relations constitutives des éléments du circuit, à partir de l’exemple simple d’un circuit résonant LC (inductance + capacitance). L’élément d’information quantique, le bit quantique est constitué d’une paire de niveaux quantiques – généralement le niveau fondamental et le premier niveau excité – d’un degré de liberté élémentaire, en l’occurrence celui d’un mode électromagnétique du circuit. On a compris depuis le milieu des années 90 que l’information quantique est extrêmement puissante quand il s’agit de représenter de façon minimale les relations contenues dans la donnée d’une fonction. Mais comment en pratique implémenter les bits quantiques ? Peut-on tout simplement utiliser les niveaux quantiques d’un circuit LC, comme on utiliserait ceux d’un oscillateur harmonique mécanique ? En fait, ce dernier possède la désagréable propriété d’avoir toutes les transitions entre niveaux voisins situées à la même fréquence. Il faut donc introduire dans le circuit un élément non-linéaire, non-dissipatif, pour isoler une paire de niveaux. Cet élément est une jonction tunnel Josephson, qui joue le rôle d’une inductance dont la valeur varie avec le courant. On arrive ainsi au circuit quantique élémentaire qui comprend un minimum d’élément, la boîte à paires de Cooper, qui est constituée d’une simple jonction tunnel en série avec une capacité et une source de courant. Ce circuit est l’équivalent d’un simple atome hydrogénoïde en physique atomique.
