Utveckling av en avstämbar akustisk transduktor med stor bandbredd som arbetar i kvantumregim

In the past decade we have seen fast development of new quantum technologies that promise to revolutionise communications and computing. Many different routes are explored to physically implement such quantum technologies. Among others, we can mention superconducting circuits, spin-based devices and photonic devices. An active area of research concerns hybrid quantum systems, which aim at combining the best properties of these different implementations. Recently quantum acoustics has been gaining interest as a potential intermediate in such hybrid systems. Indeed, phonons can couple to many different degrees of freedom and could therefore form an interface between different quantum systems.One method to convert microwaves to an acoustic signal relies on the exploitation of the piezoelectric effect. However, for transducer devices based on the piezoelectric effect, the operating bandwidth has remained limited. By using tunable matching circuits, we propose a device capable of performing piezoelectric transduction over large bandwidths. The tunability is achieved by using SQUID transmission lines. This work reports some preliminary studies towards the creation of such a platform. We conduct measurements at cryogenic temperatures on suspended lithium niobate delay lines. These allow us to characterise the dependence of the IDT response on various parameters such as the number of fingers and the angle relative to the underlying crystal. We show that certain angles favour transduction into a single acoustic mode. In parallel, we characterise transmission lines consisting of one-dimensional arrays of SQUIDs. By applying magnetic flux to these lines, we show that it is possible to tune their impedance. These experiments improved our understanding of both IDTs and SQUID transmission lines and pave the way for the implementation of our experimental platform.Under det senaste decenniet har vi sett en snabb utveckling av ny kvantteknologi som kommer att revolutionera telekommunikation och databehandling. Många olika vägar utforskas för att fysiskt realisera sådan kvantteknologi. Bland annat kan vi nämna supraledande kretsar, spinbaserade anordningar och fotoniska anordningar. Ett aktivt forskningsområde är hybrida kvantsystem som kombinera de bästa egenskaperna hos dessa olika tillämpningar. På senare tid har kvantakustik fått ökat intresse som en potentiell mellansteg i sådana hybridsystem. Fononer kan kopplas till många olika frihetsgrader och skulle därför kunna fungera som ett gränssnitt mellan olika kvantsystem.En metod för att omvandla mikrovågor till en akustisk signal bygger på utnyttjandet av den piezoelektriska effekten. För transduceranordningar som bygger på den piezoelektriska effekten har dock den operativa bandbredden fortfarande varit liten. Genom att använda avstämbara anpassningskretsar föreslår vi en anordning som kan utföra piezoelektrisk transduktion över stora bandbredder. Avstämbarheten uppnås med hjälp av SQUID-överföringsledningar. I detta arbete rapporteras några preliminära studier för att skapa en sådan plattform. Vi utför mätningar vid kryogena temperaturer på upphängda fördröjningsledningar av litiumniobat. Dessa gör det möjligt för oss att karakterisera IDT-svarets beroende av olika parametrar, t.ex. antalet fingrar och vinkeln i förhållande till den underliggande kristallen. Vi har visat att vissa vinklar gynnar transduktion till ett enda akustiskt läge. Parallellt karakteriserar vi transmissionsledningar som består av endimensionella matriser av SQUIDs. Genom att applicera magnetiskt flöde på dessa linjer visar vi att det är möjligt att ställa in deras impedans. Dessa experiment förbättrade vår förståelse av både IDT:er och SQUID-överföringslinjer och banar väg för genomförandet av vår experimentella plattform