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Une percée européenne dans l’ordinateur quantique en silicium

Ridha Loukil , , ,

Publié le

Dans le cadre du projet européen MOS-Quito, des chercheurs ont développé un détecteur cinq fois plus sensible pour la lecture les informations des systèmes quantiques à base de silicium. Un résultat qui représente une nouvelle étape vers la réalisation d’ordinateurs quantiques sur le modèle des puces électroniques actuelles.

Une percée européenne dans l’ordinateur quantique en silicium
Représentation graphique du dispositif de lecteur des qubits quantiques
© Hitachi

Dans le cadre du projet européen MOS-Quito, les chercheurs de Hitachi à Cambridge, travaillant en collaboration avec des partenaires de l'Université de Cambridge, l'University College de Londres, et du CEA-LETI à Grenoble, ont démontré avec succès un détecteur ultrasensible capable de lire des informations des bits quantiques (qubits) à base de silicium.

Détecteur 5 fois plus sensible

Avec une sensibilité de charge électrique de 1,3 ?e / ?Hz, le nouveau détecteur est présenté comme cinq fois plus sensible que le transistor mono-électronique à radiofréquence en silicium, le détecteur le plus sensible mis au point jusqu'à présent pour les ordinateurs quantiques à base de silicium. Ce résultat représente une nouvelle étape vers la réalisation d'un ordinateur quantique à spin en silicium.

L’industrie explore deux pistes pour la réalisation de l’ordinateur quantique. La première repose sur des dispositifs supraconducteurs en néodyme de titane. C’est la voie la plus avancée aujourd’hui. Mais elle conduit à des systèmes trop encombrants et trop coûteux qui nécessitent un froid extrême difficile à réaliser dans des applications à grande échelle.

L’autre voie consiste à exploiter l’électronique de spin avec des dispositifs en silicium fabriqués de façon collective avec les technologies actuelles de puces électroniques. Une galette de 300 mm de diamètre peut produire plusieurs milliers de dispositifs miniatures. Cette voie est d’autant plus prometteuse que les qubits basés sur le spin d'un seul électron peuvent conserver des informations quantiques beaucoup plus longtemps que toute autre implémentation à l'état solide. Mais elle n’est encore qu’aux premiers balbutiements des recherches.

Les ordinateurs quantiques promettent de résoudre certains des problèmes de calcul les plus complexes, tels que la simulation de nouveaux matériaux révolutionnaires, de produits chimiques et de médicaments. La recherche sur le calcul quantique a démontré qu'il est maintenant possible de construire de petits processeurs quantiques dans une variété de plates-formes matérielles, et que leurs capacités de calcul s'approchent de celles des supercalculateurs les plus puissants au monde. Cependant, pour faire face aux simulations les plus exigeantes, les ordinateurs quantiques auront besoin d'un nombre de qubits beaucoup plus important que ce que les technologies actuelles peuvent fournir.

Avantage de l'intégration de l'électronique en silicium

Actuellement, les qubits sont câblés un à un de manière très similaire à ce qui a été fait pour les premiers ordinateurs électroniques construits avec des composants discrets, mais cette approche deviendra insoutenable à mesure que les processeurs quantiques deviendront de plus en plus complexes. Pour résoudre le problème de câblage, les chercheurs développent des qubits basés sur le silicium et les intègrent à l'électronique numérique pour qu'à l'avenir, les processeurs quantiques complexes puissent être gérés avec un petit nombre de lignes d'entrées et sorties.

Les chercheurs européens se sont concentrés sur l'amélioration du circuit de lecture de l'ordinateur quantique à base de silicium. Ils ont conçu un détecteur combinant la technologie de silicium et des composants haute fréquence supraconducteurs pour détecter les électrons uniques se déplaçant dans le dispositif quantique. Les résultats révèlent une amélioration de la sensibilité d'un facteur 30 par rapport aux conceptions antérieures, le rendant cinq fois plus sensible que le meilleur détecteur de lecture rapporté pour les ordinateurs quantiques à base de silicium.

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