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La réalisation d'un ordinateur quantique est un défi scientifique et technique de taille du 21e siècle et plusieurs approches sont poursuivies afin d'atteindre ce but. Cette thèse s'intéresse principalement à l'une d'entre elles: le calcul quantique basé sur les modes de Majorana. Cette approche s'inscrit dans le cadre de l'informatique quantique topologique et vise à tirer profit des propriétés exotiques des phases topologiques de la matière afin d'effectuer du calcul quantique intrinsèquement robuste aux erreurs. À défaut de connaître des supraconducteurs topologiques facilement accessibles dans la nature, des modes de Majorana peuvent être obtenus en faisant l'ingénierie d'un dispositif mésoscopique alliant matériaux semiconducteurs et supraconducteurs. En choisissant les bons ingrédients, il est alors possible de créer des modes de Majorana aux extrémités de nanofils hybrides formant un circuit supraconducteur topologique. Séparés en deux volets, les travaux de recherche présentés dans cette thèse s'attaquent à différents problèmes reliés à l'ingénierie et à la caractérisation de modes de Majorana dans un système mésoscopique. Un premier volet de cette thèse vise à faciliter l'ingénierie de systèmes physiques permettant l'émergence de modes de Majorana robustes. Pour ce faire, on développe une nouvelle méthode numérique efficace basée sur les fonctions de Green récursives et inspirée par l'algorithme d'ingénierie d'impulsions par montée de gradients utilisé dans le domaine du contrôle optimal. Ce nouvel algorithme vise l'optimisation du profil spatial de paramètres et tire profit de résultats d'abord obtenus dans le contexte de l'optimisation de la dynamique de systèmes quantiques dissipatifs. La méthode développée est appliquée à l'optimisation de réseaux de microaimants permettant l'ingénierie de modes de Majorana dans des semiconducteurs à faible couplage spin-orbite comme le silicium. Le second volet de cette thèse étudie les signatures micro-ondes de joncti

Ce mémoire rapporte la mise au point d’un montage de mesure de l’impédance complexe d’un échantillon micro fabriqué au travers de son coefficient de réflexion Γ, et ce sur une gamme de fréquences de 200 MHz à 25 GHz et à une température pouvant aller jusqu’à (T∼1, 5 K). Ce montage repose sur l’utilisation de procédures de calibration et d’une sonde micro-onde cryogénique. Le montage est utilisé pour caractériser plusieurs types d’échantillons micro fabriqués : inductance, capacitance, mais aussi une jonction tunnel et une jonction Josephson. Ce mémoire ouvre la porte à une multitude d’expériences à haute fréquence qui permettront d’explorer par exemple la dynamique de systèmes mésoscopiques.

Résumé : Ce mémoire rapporte les premières mesures de fluctuations de courant émises par une jonction tunnel sur une large bande passante, de 0.3 à 13 GHz, à une température très basse de 35 mK. Cela nous a permis de réaliser la spectroscopie (i.e. mesurer la dépendance en fréquence) du bruit thermique (tension de polarisation nulle, température variable), bruit de grenaille (basse température, tension de biais variable) et bruit photo-assisté (tension de polarisation AC). Grâce à la large bande passante de nos mesures, nous pouvons calculer le corrélateur courant-courant dans le domaine temporel. Nous observons le déclin thermique de ce corrélateur ainsi que ses oscillations de période h/eV, une conséquence directe du principe de Pauli sur le transport quantique. // Abstract : This thesis reports the first measurements of the current fluctuations emitted by a tunnel junction with a very wide bandwidth, from 0.3 to 13 GHz, down to very low temperature T=35 mK. This allowed us to perform the spectroscopy (i.e., measure the frequency dependence) of thermal noise (no dc bias, variable temperature), shot noise (low temperature, variable dc voltage bias) and photon-assisted noise (ac bias). Thanks to the very wide bandwidth of our measurement, we can deduce the current-current correlator in time domain. We observe the thermal decay of this correlator as well as its oscillations with a period h/eV, a direct consequence of the effect of the Pauli principle in quantum transport.