De nouveaux qubits à base de nanofils pourraient conduire à l'informatique quantique Des scientifiques financés par l'UE ont exploité des matériaux avancés en nanofils supraconducteurs/semi-conducteurs pour créer un nouveau type de qubit supraconducteur qui a conservé son état quantique jusqu'à 10 µs. Ce nouveau qubit pourrait simplifier un problème difficile, celui de la conception d'un processeur quantique à grande échelle. Économie numérique Technologies industrielles © NH, Shutterstock Les matériaux semi-conducteurs sont à la base des dispositifs électroniques modernes. L'une des caractéristiques qui les rendent si polyvalents est leur capacité à contrôler le flux de charge à l'aide de champs électriques. Dans le cadre du projet HYWIRE (Hybrid nanowire devices for quantum information processing), financé par l'UE, les scientifiques ont utilisé des champs électriques pour contrôler de façon efficace des dispositifs à qubits supraconducteurs avec des éléments de jonction Josephson constitués de matériaux en nanofils semi-conducteurs. Les jonctions Josephson sont généralement fabriquées à partir de fils supraconducteurs en aluminium (Al) et d'une barrière d'oxyde d'aluminium. Les scientifiques ont cependant remplacé la jonction Al/oxyde d'AL avec un nanofil InAs (maillon faible) couplant deux semi-conducteurs. Pour les contacts du nanofil, l'équipe a utilisé des contacts Al supraconducteurs qui ont été soigneusement cultivés par épitaxie par jet moléculaire, ce qui a permis de produire des contacts supraconducteur/semi-conducteurs parfaitement purs. En appliquant des tensions soigneusement contrôlées aux électrodes de grille du qubit, les scientifiques ont pu manipuler avec précision les états du qubit. À la différence des qubits transmon supraconducteurs conventionnels, qui sont contrôlés à l'aide de courants forts sur puce, ce transmon contrôlé par grille, ou gatemon, utilise des tensions à faible dissipation thermique. Comme les dispositifs à qubits supraconducteurs fonctionnent généralement à des températures ultra basses de l'ordre d'un millikelvin, le fait de pouvoir contrôler les qubits avec une faible tension pourrait simplifier le passage à des architectures de plus grande taille. Au cours du projet, l'équipe a testé deux générations d'appareils. Avec les appareils améliorés de la deuxième génération, les scientifiques ont démontré que les fragiles informations quantiques pouvaient être conservées jusqu'à 10 µs. L'équipe a également mené des expériences avec un circuit gatemon à deux qubits, démontrant ainsi le potentiel des qubits gatemon pour la construction de processeurs quantiques évolutifs. En plus du développement de ce nouveau type de qubit, l'équipe du projet a conçu développé une installation pour manipuler et placer de façon des nanofils individuels, permettant ainsi l'assemblage contrôlé de dispositifs à nanofils. Les résultats du projet, qui ont été publiés dans des revues à comité de lecture, pourraient conduire à de nouvelles avancées dans le domaine de l'informatique quantique. Mots‑clés Nanofil, informatique quantique, qubits, interaction spin-orbite, HYWIRE, gatemon
