Des points quantiques ambipolaires
L'utilisation des états de spin des électrons simples dans les points quantiques couplés avait été évoquée déjà pendant les années 1990 pour la mise en œuvre de portes à 1 ou 2 qubits. Plus particulièrement, les états électroniques spin up et spin down pourraient représenter un bit quantique (qubit). Depuis lors, plusieurs plateformes semi-conductrices ont été passées au crible afin d'isoler les électrons uniques. Le traitement des données quantiques sur la base du spin de porteurs de charge unique exige de longs délais de cohérence. Le Si procure un tel environnement puisque les spins peuvent être contrôlés avec une décohérence minime. Dans le cadre du projet SISQ (Silicon spin quantum bits), les chercheurs ont proposé des points quantiques ambipolaires en Si. Le but visait à exploiter l'ambipolarité afin d'utiliser les points quantiques dans le régime électron ou trou, ce qui permettrait de comparer les deux porteurs de charge dans le même environnement cristallin. Le point de départ était un transistor à effet de champ à grille métal-oxyde exploitant une grille métallique superposée à un substrat de dioxyde de silicium (SiO2) afin de définir les points quantiques de manière électrostatique. Les chercheurs ont repoussé les limites de cette méthode, qui allie la micro- et la nanofabrication. Les zones dopées aux électrons et aux trous ont été intégrées au système de points quantiques ambipolaires composé de deux grilles. Un gaz s'est formé au niveau de l'électron ou du trou en cas de contact de la couche de Si/SiO2 et d'une grille de plomb. Les barrières nanoscopiques contrôlent la densité du porteur de charge. La structure ambipolaire prend en charge le fonctionnement du module SISQ sous forme de point quantique d'électron ou de trou. Par ailleurs, l'adéquation des qubits d'électron et de trou peut être évaluée et les avantages de chacun d'eux mis à profit pour améliorer la technologie des semi-conducteurs à oxyde métallique quantique complémentaires de demain.
Mots‑clés
Ambipolaire, points quantiques, traitement des données quantiques, silicium, qubit, SISQ
