Dynamique quantique dans un dcSQUID : du qubit de phase à l'oscillateur quantique bidimensionnel

Cette these porte sur la dynamique quantique dans un dcSQUID inductif. Ce dispositif est une boucle supraconductrice interrompue par deux jonctions Josephson. Sa dynamique est analogue a celle d'une particule massive evoluant dans un potentiel bidimensionnel. Dans la limite quantique, le dcSQUID se comporte comme un atome artificiel a deux degres de liberte, controle par le courant et le flux de polarisation. Dans la limite ou l'inductance de la boucle est petite devant celle des jonctions, celles-ci sont fortement couplees. La dynamique du circuit est alors celle d'un oscillateur anharmonique quantique unidimensionnel. Dans la limite des deux premiers niveaux d'energie, ce circuit est un qubit de phase. Jusqu'alors la decoherence dans ce circuit etait dominee par le bruit en courant. Nous montrons, par des mesures de spectroscopie et d'oscillations coherentes, que l'effet du bruit en courant s'annule a courant de polarisation nul, permettant une augmentation des temps de coherence. Dans la limite ou l'inductance de la boucle est grande devant celle des jonctions, la dynamique devient bidimensionnelle. Le circuit exhibe alors un spectre d'energie riche qui peut etre decrit comme celui de deux oscillateurs anharmoniques couples, correspondant aux modes d'oscillations symetrique et antisymetrique des phases des deux jonctions. Nous mettons en evidence ce spectre par des mesures de spectroscopie et nous demontrons la manipulation coherente des etats quantiques de chaque mode. En particulier nous mettons en evidence un couplage non-lineaire entre les deux modes, dans une limite de couplage fort. Ce couplage nous permet alors d'observer des oscillations coherentes entre les deux modes internes de cet atome artificiel. De plus, dans ce manuscrit, nous presentons une technique innovante de fabrication de jonctions metalliques par evaporations sous angles qui n'a pas recours a un pont de resine suspendu. Finalement nous proposons un modele simple base sur les effets de chauffage qui explique pour la premiere fois une anomalie recurrente observee dans les caracteristiques courant-tension des dcSQUID.