L’ingénierie des systèmes hybrides met à profit des avantages combinés de systèmes
quantiques distincts. Cette approche est maintenant reconnue comme étant primordiale
pour les technologies quantiques. Cette thèse explore et réalise des dispositifs quantiques
hybrides basés sur différents systèmes de spins et circuits supraconducteurs. Dans un
premier temps, une approche permettant d’effectuer l’ingénierie du couplage entre un spin
électronique et un résonateur est proposée. Cette approche a récemment été utilisée par la
communauté pour démontrer le couplage cohérent entre un spin unique et un résonateur
supraconducteur. De plus, la mise en évidence de la présence d’un couplage longitudinal
promet d’offrir une nouvelle méthode de lecture non destructive pour les qubits de spins.
Une nouvelle méthode de magnétométrie est également développée afin de déterminer les
propriétés magnétiques des micro-aimants requis pour le couplage spin-résonateur. Par la
suite, une plate-forme expérimentale développée pour les dispositifs hybrides est réalisée.
La préservation d’un fort facteur de qualité de résonateurs supraconducteurs en présence
d’un champ magnétique externe de plus de 3 T est ainsi démontrée. Cette plate-forme a de
plus permis l’observation d’un nouveau mécanisme de couplage entre un ensemble de spins
paramagnétiques et un résonateur supraconducteur. Ce couplage permet une méthode
de lecture analogue à la lecture longitudinale et possède ainsi des applications pour la
détection de la résonance de spin électronique. Finalement, un système hybride composé
d’un qubit supraconducteur et d’une sphère de grenat de fer et d’yttrium est présenté. Ce
système hybride a permis d’observer, pour la toute première fois, les quanta des excitations
collectives de spins dans un ferro-aimant de taille macroscopique. Les résultats présentés
dans cette thèse démontrent le potentiel des systèmes quantiques hybrides pour offrir de
nouvelles fonctionnalités pour les technologies quantiques
