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À quoi ressemble un qubit de spin ?

À quoi ressemble un qubit de spin ?

Technologies |
Par Nick Flaherty, A Delapalisse



Le laboratoire de recherche belge imec a présenté en détail la technologie des qubits de spin qu’il est en train de mettre au point sur des wafers CMOS de 300 mm, marquant ainsi une évolution significative de la technologie de traitement quantique.

Le dispositif à deux qubits présente une stabilité de 99 % et montre une voie vers la mise à l’échelle de grandes puces d’unité de traitement quantique (QPU).

Les paramètres clés, notamment la fidélité du contrôle d’un et de deux qubits, dépassent 99 % et la fidélité de la préparation de l’état et de la mesure dépasse 99,9 %, comme le montre la tomographie de l’ensemble des portes (GST).

La cohérence et les durées de vie, vitales pour le fonctionnement de l’ordinateur quantique, atteignent T ∗ 2 = 30,4 µs, T Hahn 2 = 803 µs, et T1 = 6,3 s. De manière cruciale, les erreurs opérationnelles dominantes proviennent des isotopes résiduels porteurs de spin nucléaire, qui peuvent être résolus par une purification isotopique supplémentaire, plutôt que du bruit de charge provenant de l’environnement diélectrique.

« Nos résultats répondent à la question de longue date de savoir si les propriétés favorables, notamment le fonctionnement haute fidélité et les longs temps de cohérence, peuvent être préservées lors de la transition d’une technologie de fabrication de semi-conducteurs académique à une technologie industrielle », déclarent les chercheurs.

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La fabrication commence par la croissance épitaxiale d’une couche de silicium enrichie isotopiquement avec une concentration résiduelle de 400 ppm de silicium 29Si. Un oxyde thermique de haute qualité forme l’interface Si/SiO2 à laquelle la charge du qubit de spin électronique est accumulée.

Ensuite, une triple couche de grille en polysilicium se chevauchant est formée à l’aide de procédés EBL et de gravure, chaque grille étant séparée par un mince dépôt interstitiel d’oxyde à haute température.

Enfin, une stripline d’aluminium permettant de manipuler les états de spin unique par résonance de spin électronique (ESR) est modelée à proximité du dispositif comme solution de contrôle intermédiaire au niveau de quelques qubits.

La conception consiste en un double point quantique et un transistor à électron unique (SET) voisin pour la lecture du spin, fonctionnant à 10 mK.

www.imec-int.com

 

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