Curriculum Vitæ

Curriculum Vitæ
Sylvain Hermelin
Coordonnées
B
T
k
Professionnelles
GAP biophotonique
Université de Genève
Chemin de Pinchat 22
CH-1211 Genève 4
+41 22 37 90 573
[email protected]
Personnelles
5 rue Camps
74100 Annemasse
06 80 73 22 84
[email protected]
PACS, sans enfants.
Cursus
universitaire
2013
2008–2012
2007–2008
2006–2007
2005–2006
2004–2005
2002–2004
2002
Qualification pour les postes de Maı̂tre de Conférence, section 28, Milieux
denses et matériaux.
Thèse de doctorat en Physique, spécialité nanophysique, Université de Grenoble.
Master 2 Sciences, Technologies, Santé, mention Sciences de la Matière,
spécialité Physique, mention bien, ENS Lyon–Université Lyon 1.
Préparation et obtention de l’agrégation de Physique
rang 16 / 135 admis / 1691 inscrits.
Master 1 Sciences, Technologies, Santé, mention Sciences de la Matière,
spécialité Physique, mention bien, ENS Lyon–Université Lyon 1.
Licence Sciences et Technologies, Parcours Sciences de la Matière, mention
Physique, mention bien, ENS Lyon–Université Lyon 1.
Classe préparatoire PCSI puis PC∗ , lycée Victor Hugo, Besançon.
Admission à l’ENS Lyon sur concours (élève normalien).
Obtention du baccalauréat série S, mention bien.
Expérience en
enseignement
2014
2013–aujourd’hui
2012–aujourd’hui
2009–2011
2008–2009
Mise en place d’une mesure d’indice optique non-linéaire : z-scan (3ème année
Université de Genève, travaux pratiques)
Mécanique quantique II (3ème année Université de Genève, travaux dirigés)
Physique générale (1ère année, section pharmacie–biologie, Université de
Genève)
Mécanique générale (1ère année ENSE3 , Grenoble, travaux dirigés)
Résistance des matétiaux (1ère année ENSE3 , Grenoble, travaux dirigés)
Mécanique des fluides (2nde année IUT1 Mesures Physiques, Grenoble,
travaux pratiques)
Mécanique du point et des fluides (1ère année section bio-chimie, Université
de Grenoble, cours / travaux dirigés / travaux pratiques)
Mathématiques (1ère année IUT1 Génie Électrique et Informatique Industrielle, Grenoble, cours / travaux dirigés)
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Expérience en
recherche
Oct. 2012 –
aujourd’hui
Post-doctorat : Discrimination et manipulation de protéines par contrôle
cohérent optique, Groupe de Physique appliquée, équipe bio-photonique,
Université de Genève
Bourse FP7 Marie-Curie – MUST
Confirmation expérimentale de la possibilité de contrôle cohérent sur la
bactériorhodopsine montrant des effets de mémoire liés à la phase spectrale d’une
excitation linéaire à 1 photon (Prokhorenko et al., Science, 2005) : mise en place
d’un montage pompe-sonde visible–(visible à proche UV) pour échantillons liquides
de petits volumes, avec façonnage de l’impulsion pompe (résolution ' 1 mOD pour
un échantillon de 1 OD à frep = 1 kHz).
Étude de l’influence de la largeur spectrale pour la discrimination de protéines (en
particulier les immunoglobulines) par contrôle cohérent de déplétion de fluorescence :
somme de fréquence et élargissement de spectre DUV par filamentation, compression
et façonnage.
Détermination multiéchelle —fs à ms— par fragmentation pompe-sonde visibleDUV des dynamiques électronique et de transport de proton le long de polypeptides
piégés en phase gaz (mesure par spectrométrie de masse).
Étude préliminaire sur la cinétique de détachement d’électrons sur des polypeptides
et protéines.
Couplage d’impulsions THz pour fragmentation de peptides en spectromètre de
masse.
Fév.–Juillet 2012
Post-doctorat : effet de proximité supraconducteur dans des isolants topologiques, Institut Néel, Grenoble
Étude expérimentale d’effets de proximité induit dans des isolants topologiques.
Premières mesures de motifs de Fraunhofer dans des jonctions supraconducteur–
isolant topologique–supraconducteur.
2008–2012
Thèse de doctorat : transport d’un électron unique dans des nanostructures,
sous la direction de T. Meunier et C. Bäuerle, Institut Néel, Grenoble.
Travail expérimental à basse température (< 100 mK). Réparation et préparation
d’un cryostat à dilution pour les expériences (câblage basse fréquence bas bruit et
radio-fréquence). Développement d’un système de contrôle microseconde (jusqu’à
64 DACs) avec acquisition synchronisée. Caractérisation et amélioration du système
radio-fréquence d’excitation. Étude de transport acousto-électrique. Régime
d’électron unique en boı̂te quantique latérale de GaAs. Démonstration du transport à la demande d’un seul électron. Mesures de relaxation de spin électronique
unique et de doublet d’électrons. Mesures d’effet Hall quantique.
Printemps 2008
Stage de master à l’Institut Néel, sous la supervision de T. Meunier et L.
Saminadayar.
Formation à la nanofabrication d’échantillons de GaAs (séjour de 1 mois dans le
groupe de Pr. S. Tarucha, Université de Tokyo). Mise en place de la nanofabrication
d’échantillons de GaAs à l’Institut Néel. Conception des premiers échantillons.
Premiers tests du cryostat à dilution.
Printemps 2006
(3 mois)
Stage au Quantum Degenerate Gases Laboratory avec le Pr. Madison, Vancouver, BC, Canada
Mise en place d’un piège magnéto-optique (MOT) pour le rubidium : spectroscopie
pompe-sonde, modulation acousto-optique, conception et réalisation des amenées
LASER pour l’étude de résonances de Feschbach.
Printemps 2005
(2 mois)
Stage dans l’équipe d’optique non-linéaire aux interfaces du Pr. P.-F. Brevet,
Université de Lyon, France
Étude de dynamiques d’agrégation de molécules en monocouche.
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Encadrement
2014
2012–aujourd’hui
Printemps 2010
2009
Encadrement d’un travail de master.
Co-encadrement d’un doctorant.
Encadrement d’un stagiaire de 1ère année de master.
Formation d’un doctorant à la nanofabrication.
Récompenses
Prix de thèse de la fondation nanosciences, 2013
Revues
Referee pour Physical Review B (1 article en Rapid Communications)
Publications
[1]
S. Takada, C. Bäuerle, M. Yamamoto, K. Watanabe, S. Hermelin, T.
Meunier, A. Alex, A. Weichselbaum, J. von Delft, A. Ludwig, A. D. Wieck,
and S. Tarucha, Transmission Phase in the Kondo Regime Revealed in a
Two-Path Interferometer, Physical Review Letters, 113, 126601 (2014).
We report on the direct observation of the transmission phase shift through a Kondo
correlated quantum dot by employing a new type of two-path interferometer. We
observed a clear π/2-phase shift, which persists up to the Kondo temperature TK .
Above this temperature, the phase shifts by more than π/2 at each Coulomb peak,
approaching the behavior observed for the standard Coulomb blockade regime.
These observations are in remarkable agreement with two-level numerical renormalization group calculations. The unique combination of experimental and theoretical
results presented here fully elucidates the phase evolution in the Kondo regime.
[2]
R. Thalineau, S. Hermelin, A. D. Wieck, C. Bäuerle, L. Saminadayar, and
T. Meunier, A few-electron quadruple quantum dot in a closed loop, Applied
Physics Letters, 101, 103102 (2012).
We report the realization of a quadruple quantum dot device in a square-like configuration where a single electron can be transferred on a closed path free of other
electrons. By studying the stability diagrams of this system, we demonstrate that
we are able to reach the few-electron regime and to control the electronic population
of each quantum dot with gate voltages. This allows us to control the transfer of a
single electron on a closed path inside the quadruple dot system. This work opens
the route towards electron spin manipulation using spin-orbit interaction by moving
an electron on complex paths free of electrons.
[3]
S. Hermelin, S. Takada, M. Yamamoto, S. Tarucha, A. D. Wieck, L. Saminadayar, C. Bäuerle, and T. Meunier, Fast and effcient transfer of a single
electron between distant quantum dots, Journal of Applied Physics, 113,
136508 (2013).
Lateral quantum dots are a promising system for quantum information processing
devices. The required basic manipulations of a single electron spin have indeed
been demonstrated. However, a stringent requirement is the ability to transfer
quantum information from place to place within one sample. In this work, we
explore and demonstrate the possibility to transfer a single electron between two
distant quantum dots in a fast and reliable manner.
[4]
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S. Hermelin, S. Takada, M. Yamamoto, S. Tarucha, A. D. Wieck, L. Saminadayar, C. Bäuerle, T. Meunier, Electrons surfing on a sound wave as a
platform for quantum optics with flying electrons, Nature, 477, 435 (2011).
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We demonstrate the experimental realization of high-efficiency single-electron source
and detector for a single electron propagating isolated from the other electrons
through a one-dimensional channel. The moving potential is excited by a surface
acoustic wave, which carries the single electron along the one-dimensional channel at a speed of 3 µm ns−1 . When this quantum channel is placed between two
quantum dots several micrometres apart, a single electron can be transported from
one quantum dot to the other with quantum efficiencies of emission and detection
of 96 % and 92 %, respectively. Furthermore, the transfer of the electron can be
triggered on a timescale shorter than the coherence time T∗2 of GaAs spin qubits.
Our work opens new avenues with which to study the teleportation of a single
electron spin and the distant interaction between spatially separated qubits in a
condensed-matter system.
Publications en
préparation
•
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•
L. MacAleese, S. Hermelin, L. Bonacina, R. Antoine, J.-P. Wolf, P.
Dugourd, Electron and Proton Transfer in the gase-phase: pump-probe experiments on [Ag, HG3 W]+ .
S. Hermelin, B. C. Kirkpatrick, D. Richardson, Frontiers in Optical Communications, proceedings of course 190 of Internationnal School of Physics
“Enrico Fermi”.
S. Hermelin, B. Bertrand, S. Takada, M. Yamamoto, S. Tarucha, A. D.
Wieck, L. Saminadayar, C. Bäuerle, and T. Meunier, Study of single electron
injection mechanism from static to moving quantum dot.
Ouvrages
•
S. Hermelin, Transport d’un électron unique
structures, Thèse de doctorat, Université de
http://hal.archives-ouvertes.fr/tel-00721761/
dans des
Grenoble,
nano2012.
Un effort mondial existe actuellement dans le but de réaliser un ordinateur
quantique. Un tel dispositif permettrait d’implémenter des algorithmes plus rapides que les algorithmes classiques pour certaines tâches (recherche dans des bases
de données, factorisation d’entiers). Il permettrait également de simuler des
systèmes quantiques de manière beaucoup plus efficace qu’un ordinateur classique.
L’obtention de ce gain en puissance nécessite d’intriquer un grand nombre de bits
quantiques (qubits). Celle-ci suppose de pouvoir déplacer un qubit d’un point à
un autre de l’espace. Dans cette thèse, nous démontrons une première étape vers
le déplacement d’un qubit de spin électronique : un électron unique est déplacé, à
la demande, entre deux boı̂tes quantiques distantes de quelques microns. Le transport est réalisé à l’aide d’une onde acoustique de surface qui entraı̂ne l’électron.
Le transfert a été réalisé avec une efficacité de 90 %. Ces résultats ouvrent la voie
à la réalisation d’expériences d’optique quantique électronique avec une détection
évènement par évènement. L’envoi d’un électron sur deux initialement présents
ouvre la voie à la génération de paires d’électrons distants et intriqués.
Présentations :
à titre personnel
orales
•
•
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On-demand single electron transport, GDR IQFA (Information Quantique),
Paris, Novembre 2011.
On-demand single electron transport, Séminaire Quantum Transport group,
Delft University, Pays-Bas, 2011.
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•
•
•
On-demand single electron transport, Séminaire groupe de Nanoélectronique, CEA Saclay, 2012.
On-demand single electron transport, Séminaire groupe de physique appliquée, groupe de bio-photonique, université de Genève, 2012.
On-demand single electron transport, Journées de la Matière Condensée (oral
long), SFP, Montpellier, Août 2012.
posters
•
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•
Gordon Research Conference, South Hadley, MA, USA, August 2013.
GDR IQFA (Information Quantique), Nice, Mars 2011.
Workshop on Quantum Spintronics (QSPICE II), Sardinia, Italy, Oct. 2011.
par d’autres
membres de
l’équipe
invitées
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Coherent control of electron charge, transmission phase shift and electron
spin, The 8th Japan-France Workshop on Nanomaterials, June 15-17th , 2009,
Tsukuba, Japan (présentation invitée par C. Bäuerle).
Charge and Spin Qubits made from GaAs nanostructures, Journées J3N,
Grand Palais, 8–10 Novembre 2010, Lille, France (présentation invitée par
C. Bäuerle).
26th International Conference on Low Temperature Physics (LT26), Beijing,
China, August 10–17th 2011 (présentation invitée par T. Meunier)
Electrons surfing on a sound wave: an on-demand single electron source and
detector, 3rd International Conference on Current Developments in Atomic,
Molecular, Optical and Nano Physics with Applications, 14–16th December 2011, Delhi University, New-Delhi, India (présentation invitée par C.
Bäuerle).
The electron surfer, International Conference on Superconductivity and Magnetism (ICSM 2012), April 29–May 4, 2012, Istanbul, Turkey (présentation
invitée par C. Bäuerle).
ICPS 2012, 31st International Conference on Semiconductor Physics, Zürich,
Switzerland, July 29th –August 4th (présentation invitée par T. Meunier).
7th international Conference on Quantum Dots (QD 2012), May 13–18th ,
2012, Santa Fe Convention Center, Santa Fe, New Mexico, USA (présentation
invitée par T. Meunier).
Electrons surfing on a sound wave: a promising tool towards electron
quantum optics on chip, The 1st WPI Workshop on Materials Science &
the 10th France-Japan Workshop on Nanomaterials, 6–9 June 2013, Kyoto,
Japan (présentation invitée par C. Bäuerle).
Phase control of electrons & on-demand single electron transfer, IXèmes
Rencontres du Vietnam, International Conference on Nanophysics : from
fundamentals to applications, August 4–10th , 2013, Quy-Nhon, Vietnam
(présentation invitée par C. Bäuerle).
Single electron transfer between distant quantum dots First Quantum Spin
Information and Technology, School for spin and quantum information,
September 24th , 2013, Tokyo, Japan (présentation invitée par C. Bäuerle).
orales
•
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ICPS 2012, 31st International Conference on Semiconductor Physics, Zürich,
Switzerland, July 29th –August 4th (présentation par S. Takada).
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Grand public
•
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•
T. Meunier, S. Hermelin, C. Bäuerle, L. Saminadayar, Un électron surfeur,
Reflets de la physique, CNRS / SFP 38, pp.10–14 (2014).
Participations à la Fête de la Science (Lyon, 2004, 2005 ; Grenoble, 2009).
Montage et présentation de l’expérience de Fizeau: mesure de la vitesse de
la lumière (Genève, 2014 ; Fête de la science, Bourg-en-Bresse, 2014).
Interventions en classe primaire : 5 séances avec la même classe sur le thème
“Ombre et lumière” (2007), 2 séances sur le thème de la densité (2011).
Compétences
LASER
Spectroscopie continue (diode stabilisée par réseau, AOMs, pompe-sonde).
Utilisation et maintenance :
LASERs femtoseconde (oscillateurs et
amplificateurs régénératif et multipassage, CEP), amplificateur optique paramétrique non-colinéaire (NOPA), instruments de caractérisation
d’impulsions LASER femtosecondes (autocorrélateur SHG coup-à-coup,
SHGFROG, SDFROG).
Construction d’un instrument portable, large bande de caractérisation
d’impulsions LASER femtosecondes (SDFROG, testé de 800 nm à 266 nm,
durée minimale ' 10 fs).
Spectroscopie pompe-sonde résolue en temps < 100 fs, optique non-linéaire.
Mise en place et optimisation de génération de supercontinuum (lumière
blanche).
Façonnage d’impulsions femtosecondes dans le visible et le DUV.
Électronique
Mesures bas bruit et filtrage pour les basses températures.
Systèmes embarqués pour contrôle microseconde, radio-fréquences (quelques
GHz), lignes RF à basse température, interfaçage ordinateur–électronique.
Montages de synchronisation (avec conditions logiques) et d’interfaçage entre
instruments.
Forte expérience avec des réfrigérateurs à dilution (température de base
20 mK).
Lithographie optique (fabrication d’échantillons de GaAs), microsoudure.
Algorithme génétique pour optimisation multi-objectifs.
Fortes compétences en C, LabWindows, Matlab, Python, LabVIEW.
Nombreux systèmes d’exploitation (GNU/Linux, mac OS X, Windows).
CAO : Autodesk Inventor, solidworks.
LATEX, Office.
Français : langue maternelle,
Anglais : fluide,
Allemand : à réactiver.
Usinage (bases), permis de conduire (B).
Cryogénie
Nano-fabrication
Informatique
Langues
Divers
Références
Pr. Jean-Pierre Wolf
Université de Genève
+41 22 379 05 03
Bureau 119
GAP Biophotonics
Chemin de Pinchat 22
CH - 1211 Genève 4
Suisse
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Sylvain Hermelin
Dr. Tristan Meunier
Institut Néel, CNRS
+33 4 56 38 70 88
Bureau M-103
Bâtiment M
25 avenue des Martyrs
38042 Grenoble
Dr. Christopher Bäuerle
Institut Néel, CNRS
+33 4 76 88 78 43
Bureau M-113
Bâtiment M
25 avenue des Martyrs
38042 Grenoble
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