Au cours d’un séjour postdoctoral à Berkeley (États-Unis) en 1982-1984 dans le laboratoire du professeur John Clarke, il mesure pour la première fois les niveaux quantiques macroscopiques d’une jonction Josephson, avec John Martinis, alors étudiant en thèse.
De retour en France, il fonde avec Daniel Esteve et Cristian Urbina le groupe «Quantronique» au laboratoire de l'Orme des Merisiers, dédié à la physique mésoscopique et aux circuits électriquesquantiques. Les principaux résultats de ce groupe sont l’invention de la pompe à électrons, l’observation directe de la charge des paires de Cooper et la réalisation d’un bit quantique supraconducteur, baptisé «Quantronium».
Après avoir travaillé vingt-quatre ans au CEA, il quitte le CEA en 2002, pour devenir Professeur de physique appliquée à l'Université Yale jusqu'en 2024, où il dirige le laboratoire de nanofabrication en physique appliquée. Son groupe de recherche, en collaboration avec ceux de Robert J. Schoelkopf(en), Steven Girvin(en) et Leonid Glazman, est à l'origine de plusieurs circuits quantiquessupraconducteurs qui sont actuellement des briques de base du traitement de l’information quantique: les amplificateurs ultra-bas-bruit fonctionnant à la limite quantique et les atomes artificiels comme le transmon et le fluxonium. Les recherches actuelles du laboratoire de Michel Devoret à Yale portent sur la correction des erreurs quantiques et la physique statistique des systèmes ouverts. Il est passionné depuis le début de sa carrière par les fondements de la mécanique quantique, auxquels il a contribué par une expérience dans laquelle des sauts quantiques sont arrêtés puis inversés,.
En parallèle, entre 2007 et 2012, il est professeur de la chaire de physique mésoscopique au Collège de France, où il inaugure son enseignement par une leçon intitulée De l’atome aux machines quantiques, illustrant le passage des phénomènes physiques fondamentaux à leurs applications dans les technologies quantiques émergentes.
Il est professeur à l'université de Californie à Santa Barbara à l'Institut de physique. Complétant son activité de chercheur universitaire, Michel Devoret est l'un des directeurs scientifiques du Quantum AI Lab(en), le laboratoire de Google dédiée à l'élaboration d’un ordinateur quantique, où il travaille sur les orientations fondamentales de la recherche sur les architectures supraconductrices.
Ses recherches portent sur la physique expérimentale à l'état solide et la physique de la matière condensée, avec un accent particulier mis sur l'électrodynamique quantique des circuits et sur un domaine que lui et ses collègues ont initié, appelé «quantronics», l'étude de certains effets électroniques mésoscopiques dans lesquels des degrés de liberté collectifs, tels que les courants et les tensions électriques se comportent de manière quantique. En outre, son groupe mène des recherches sur des dispositifs à une seule paire de Cooper pour des domaines tels que le calcul quantique et la métrologie, et étudie l'amplification, l'information et le bruit dans les systèmes mésoscopiques,.
Son travail en association avec des expérimentateurs renommés tels que Rob Schoelkopf, Steven Girvin et Irfan Siddiqi(en) a permis d’apporter des informations précieuses sur l'informatique quantique et sur le développement d’un nouveau paradigme de QED de circuit(en) utilisant des circuits électriques supraconducteurs. Son travail récent, en association avec un collègue, Adam Marblestone, a montré une amélioration quantique exponentielle des canaux de communication à la suite d'un enchevêtrement.
En plus de nombreuses récompenses, il a reçu le prix John Bell (partagé avec Rob Schoelkopf) en 2013 pour ses «avancées expérimentales fondamentales et novatrices dans l’intrication de qubits supraconducteurs et de photons à micro-ondes et leur application au traitement de l’information quantique».
Le prix Nobel de physique qui lui est décerné en conjointement avec John Clarke et John Martinis, récompense notamment des expériences effectuées dans les années 1980. Elles ont montré qu’à l’échelle quantique, une particule peut traverser directement l'équivalent d'un mur, un phénomène appelé «effet tunnel». Ces recherches ont ouvert la voie au développement de nouvelles technologies comme la cryptographie quantique, les ordinateurs quantiques et les capteurs quantiques,.
M. H. Devoret et R. J. Schoelkopf, «Circuits supraconducteurs pour l'information quantique: une perspective», Science 339, p. 1169-1174 (2013).
B. Abdo, K. Sliwa, N. Bergeal, M. Hatridge, L. Frunzio, A. D. Stone, M. H. Devoret, «Conversion de fréquence entièrement cohérente entre deux modes de propagation par micro-ondes», Phys. Rev Lett. 110, 173902 (2013).
K. Geerlings, Z. Leghtas, M. I. Pop, S. Shankar, L. Frunzio, R. J. Schoelkopf, M. Mirrahimi, M. H. Devoret, illustrant un protocole de réinitialisation motivée pour un Qubit supraconducteur, Phys. Rev. Lett. 110 120501 (2013).
M. Hatridge et S. Shankar, M. Mirrahimi, F. Schackert, K. Geerlings, T. Brecht, K. M. Sliwa, B. Abdo, L. Frunzio, S. M. Girvin, R. J. Schoelkopf, M. H. Devoret, «Quantum Back-Action de Variable Mesure de la résistance», Science 339, p. 178-181 (2013).
A. Kamal, J. Clarke, M. H. Devoret, «Non-réciprocité sans bruit dans un dispositif actif paramétrique», Nature Physics 7 (4), p. 311-315 (2011).
N. Bergeal, F. Schackert, M. Metcalfe, L. Frunzio, D. Prober, R. J. Schoelkopf, S. M. Girvin et M. H. Devoret, «Amplification préservant la phase près de la limite quantique avec un modulateur en anneau de Josephson», Nature 465, p. 64-70 (2010).
N. Bergeal, R. Vijay, V. E. Manucharyan, I. Siddiqi, R. J. Schoelkopf, S. M. Girvin, M. H. Devoret, «Traitement de l'information analogique à la limite quantique avec un modulateur en anneau de Josephson», Nature Physics 6, p. 296-302 (2010).
V. E. Manucharyan, Jens Koch, L. Glazman, M. H. Devoret, «Compensations gratuites des circuits à paire simple», Science 326, p. 113-116 (2009).
M. H. Devoret, De l'atome aux machines quantiques, Paris, éd. Fayard / Collège de France, 2008.
M. Metcalfe, E. Boaknin, V. E. Manucharyan, R. Vijay, I. Siddiqi, C. Rigetti, L. Frunzio, R. J. Schoelkopf et M. H. Devoret, «Mesure de la décohérence d'un qubit de quantronium avec l'amplificateur de bifurcation à cavité», Phys. Rev. B76, 174516 (2007).
M. Devoret et A. Roy, «Introduction à l'amplification paramétrique de signaux quantiques à circuits quantiques limités de Quantum», cond-mat arXiv: 1605.00539, .
↑Sydney Leach, Michel Devoret, «Fluorescence quantum yields of isotopic CO2+ ions», Chemical Physics, vol.33, no1, , p.113-121 (lire en ligne).
↑Michel Devoret, Mise en évidence d'un ordre orientationnel de type vitreux dans l'hydrogène et le deutérium solides, thèse soutenue le .
↑John Clarke, Andrew N. Cleland, Michel H. Devoret et Daniel Esteve, «Quantum Mechanics of a Macroscopic Variable: The Phase Difference of a Josephson Junction», Science, vol.239, no4843, , p.992–997 (DOI10.1126/science.239.4843.992, lire en ligne, consulté le ).
↑(en) Adam Henry Marblestone et Michel Devoret, «Exponential quantum enhancement for distributed addition with local nonlinearity», Quantum Information Processing, vol.9, no1, , p.47–59 (ISSN1573-1332, DOI10.1007/s11128-009-0126-9, lire en ligne, consulté le ).
↑ (Un photon à micro-ondes est une particule du spectre électromagnétique, d'une longueur d'onde spécifique correspondant aux micro-ondes; contrairement aux photons de la lumière visible, ces photons ont une énergie plus faible; ils sont utilisés dans des domaines comme la communication sans fil, la spectroscopie et l'informatique quantique.)«2013: Devoret and Schoelkopf».
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