Un nanopore est un canal protéique ou un nanotube inséré dans une membrane lipidique ou solide ou un trou nanométrique percé dans une membrane solide. La membrane est soumise à une différence de potentiel qui induit un courant ionique à travers le nanopore en présence d’une solution d’électrolytes. Le passage d’une molécule ou d’une particule à travers le nanopore, ou son interaction
avec le nanopore, induit une chute du courant. Cette signature électrique est sensible à la taille, forme, conformation, séquence et nature chimique de la molécule. Elle permet de détecter et d’identifier une seule espèce dans le nanopore. Un exemple de réussite est celui du séquençage ultra-rapide d’ADN par nanopore, à faible coût, réalisable sur une clé USB, ouvrant la porte vers la médecine
personnalisée. Cette révolution biotechnologique stimule des chercheurs du monde entier mais également la création de start-ups qui explorent la possibilité de détecter des biomarqueurs de maladies graves en très faibles quantités à partir de biofluides mais également de lire l’information portée par d’autres biomolécules d’intérêt comme les protéines. Les nanopores permettent également
de détecter des virus, de suivre le repliement ou l’agrégation de protéines, de séparer la taille et la masse de biomolécules avec une résolution d’un monomère. Un autre défi à surmonter est d’allonger la durée de vie des batteries et également d’augmenter leur performance. Une solution envisagée serait d’injecter de l’intelligence dans les batteries via des capteurs pour un diagnostic en temps réel de leur état de santé. Il a été possible récemment de détecter et d’identifier des espèces parasites des batteries, les polysulfures en utilisant des nanopores.

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Quantum memories for light are a crucial resource for quantum repeaters and quantum networks. In this talk I will detail results over the course of my studies working with atomic frequency comb (AFC) quantum memories based on rare earth ion-doped crystals. From early experiments, some of our first connecting multiple devices, it was clear that improvement was needed across various figures of merit. I will detail our path through fabrication and spectroscopic studies to create improvements to the device properties of our quantum memories. This includes measurements of material and ion properties, fabrication of optical resonators out of bulk Garnet, and use of these devices for proof of principle quantum networking demonstrations. More specifically, and after some background, I will discuss some key results including: measurements of the magnetic hyperfine tensors of thulium ions in Yttrium Gallium Garnet (Tm: YGG), modeling the electronic dynamics of the ion absorption behavior in response to adiabatically shaped driving signals and in the presence of spectral diffusion, and creating impedance matched cavity AFC quantum memories for improved light matter absorption.

Jake Davidson (Philadelphia, PA) received his bachelor in physics and Math from Hamilton College (2015). After a stint as a software developer, he completed a master in physics and Astronomy at the University of Calgary (2018) in Alberta, Canada where his research centered on creating remote entanglement between a pair of quantum memory devices. After a move to Delft in 2018 he joined Qutech to continue his studies of rare earth ions for building quantum repeaters. As an experimentalist, his work has involved studies in labs across the world, and across different disciplines including device fabrication, material studies, and quantum information.