Une percée majeure dans la réalisation de qubits semi-conducteurs en silicium
La publication dans Nature Comm de Pr Michel Pioro-Ladrière et l’étudiant au doctorat, Patrick Harvey-Collard, avec leur collaborateurs de Sandia National Lab a fait grand bruit pour son approche novatrice.
Intégrer deux approches pour trouver une troisième voie
L’idée principale est d’élaborer un qubit à base de silicium, le même matériau qui est utilisé dans nos ordinateurs personnels. Le procédé de fabrication auquel Patrick s’intéresse n’a jusqu’à maintenant aucun égal dans le monde puisqu’il contrôle des électrons un à un. Ce qubit pourrait permettre, à long terme, de créer un ordinateur quantique basé sur un réseau d’atomes. Le tout s’intègre parfaitement avec la technologie des ordinateurs modernes, et pourrait même influencer le design des transistors du futur.
Deux approches sont privilégiées pour tenter de faire un qubit à partir de silicium, soit le spin d’un électron ou le spin nucléaire. La première approche nécessite de piéger un électron entre le silicium et l’isolant de la grille du transistor, ce qui est également connu sous le nom de boîte quantique. Bien que la technique de fabrication soit maîtrisée, le qubit qui en est issu n’est pas optimal. La seconde méthode est celle dite du défaut atomique dans la matrice du silicium. Cette méthode produit des qubits de meilleure qualité, quoique la conception du qubit est plus difficile à réaliser. Les auteurs de l’étude ont donc décidé de combiner les deux techniques, pour mettre au point une nouvelle forme de qubit.
« Ce que nous avons réussi à démontrer avec ce qubit hybride, c’est qu’il peut y avoir une action cohérente entre les deux méthodes. Les qubits semi-conducteurs sont parmi les meilleurs candidats vers la réalisation de l’ordinateur quantique. Les résultats obtenus par Patrick démontrent une nouvelle génération de qubits semi- conducteurs combinant le meilleur aspect des boîtes quantiques et des défauts atomiques. » explique le Pr Pioro-Ladrière.