De nouvelles nanostructures hybrides en informatique quantique
Dans le cadre du projet COSPINNANO (Coherent spin manipulation in hybrid nanostructures), les chercheurs ont produit des nanostructures hybrides afin de tester les divers processus qui régissent la dynamique du spin dans ces systèmes. Pour la fabrication de ces nanostructures hybrides, ils ont ainsi évalué la lithographie électronique et l'auto-assemblage atomique, en s'appuyant sur une approche descendante puis ascendante, respectivement. Leur première action a consisté à préparer des jonctions nanométriques adaptées à ces dispositifs technologiques innovants comme par exemple les memristors, qui permettent d'obtenir des mémoires compactes non volatiles. Les chercheurs ont contrôlé la commutation résistive de memristors Ag2S et démontré une commutation à grande vitesse à température ambiante. À l'aide d'une spectroscopie point-contact par réflexion d'Andreev, ils ont exploré la nature du transport des électrons dans le volume actif de ces jonctions memristors. Ils ont ainsi découvert que les états ON et OFF correspondaient à des canaux métalliques très transparents, d'échelle réellement nanométrique. Un autre objectif du projet était de découper des nanorubans de graphène et d'y déposer des nanocircuits. Cependant, les nanocircuits mixtes carbone - semi-conducteur exigent des connexions très conductrices, compatibles avec les bornes métalliques, supraconductrices et ferromagnétiques. Les chercheurs ont constaté que les nanorubans de graphène disposaient d'un taux très élevé de transfert d'électrons. Des nanorubans de graphène adaptés ont été réalisés et testés sur toute une gamme de températures, allant de 1 à 300°K. Ces travaux ont démontré que les structures de graphène pouvaient ainsi être utilisées avec succès en tant que composants de base dans ces nanodispositifs multifonctionnels. Les activités expérimentales des chercheurs englobaient également une mesure du spin des contacts ponctuels quantiques installés dans les systèmes semi-conducteurs de faibles dimensions (hétérostructures en arséniure de gallium/aluminium arséniure de gallium). Ce travail a permis de mieux comprendre l'impact du potentiel de confinement sur l'orientation du spin dans les sous-bandes électroniques 1D adjacentes. L'équipe a aussi étudié l'origine des anomalies de conductance observées dans ces contacts par point quantique. Ces nouvelles nanostructures hybrides permettent d'étudier la dynamique de la charge et du spin des électrons dans des dispositifs à plusieurs fonctions. On peut citer comme exemple, les commutateurs rapides, les dispositifs associant logique et stockage, ou les qbits de spins supraconducteurs basés sur des points quantiques. Ces travaux ouvrent aussi la voie à la manipulation du spin d'un seul électron, un défi technique qui pourrait conduire à de nouveaux concepts de traitement de l'information quantique.
