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Le contrôle de Spin Qubit promet un ordinateur quantique tout silicium

Par A Delapalisse, Rich Pell


Les ingénieurs de la startup d’informatique quantique Diraq affirment avoir découvert une nouvelle façon de contrôler avec précision les électrons uniques dans les points quantiques qui exécutent des portes logiques – la pierre angulaire de tout calcul.

La nouvelle technique est moins encombrante et nécessite moins de pièces, ce qui est essentiel pour faire des ordinateurs quantiques, basés sur le silicium, à grande échelle, une réalité.

Cette découverte d’un effet jusqu’alors inconnu, selon les chercheurs, rend possible un contrôle compact et ultra-rapide des qubits de spin pour les ordinateurs quantiques.

« C’était un effet complètement nouveau que nous n’avions jamais vu auparavant », déclare l’auteur principal, le Dr Will Gilbert, ingénieur chez Diraq, une spin-off de l’UNSW basée sur le campus de l’université de Sydney, en Australie. « Mais il est rapidement devenu clair qu’il s’agissait d’une nouvelle façon puissante de contrôler les spins dans un point quantique. Et c’était super excitant. »

Les portes logiques permettent aux « bits » – ou chiffres binaires (0 et 1) – de travailler ensemble pour traiter les informations. Cependant, un bit quantique (ou qubit) existe dans ces deux états à la fois, connu sous le nom de « superposition », ce qui permet une multitude de stratégies de calcul – certaines exponentiellement plus rapides, d’autres simultanées – qui vont bien au-delà des ordinateurs classiques.

Les qubits eux-mêmes sont constitués de « points quantiques » – de minuscules nanodispositifs qui peuvent piéger un ou quelques électrons. Un contrôle précis des électrons est nécessaire pour permettre le calcul quantique.

En expérimentant différentes combinaisons géométriques de dispositifs d’une taille d’à peine un milliardième de mètre qui contrôlent les points quantiques, et divers types d’aimants et d’antennes minuscules qui pilotent leurs opérations, les chercheurs sont tombés sur un effet étrange.

« J’essayais de faire fonctionner avec précision une porte à deux qubits », explique le Dr Tanttu, ingénieur chez Diraq, « parcourant de nombreux dispositifs différents et des géométries légèrement différentes. Puis ce pic étrange est apparu. Il semblait que le  taux de rotation pour l’un des qubits s’accélérait, ce que je n’avais jamais vu auparavant.

«  Cette découverte, était selon les ingénieurs une nouvelle façon de manipuler l’état quantique d’un seul qubit en utilisant des champs électriques, plutôt que les champs magnétiques utilisés auparavant. Depuis cette découverte en 2020, les chercheurs ont perfectionné la technique – qui est devenue un autre outil dans leur arsenal pour réaliser l’ambition de Diraq de construire des milliards de qubits sur une seule puce.

« C’est une nouvelle façon de manipuler les qubits », explique Gilbert, « et c’est moins encombrant à construire – vous n’avez pas besoin de fabriquer des micro-aimants au cobalt ou une antenne juste à côté des qubits pour générer l’effet de contrôle. Il y a moins d’encombrement . »

Le professeur Andrew Dzurak, PDG et fondateur de Diraq, et professeur d’ingénierie quantique à l’UNSW ajoute : « [Cela] s’appuie sur notre travail pour faire de l’informatique quantique sur silicium une réalité, basée essentiellement sur la même technologie de composants semiconducteurs que les puces informatiques existantes, plutôt que de s’appuyer sur des matériaux exotiques. Puisqu’elle est basée sur la même technologie CMOS que l’industrie informatique actuelle, notre approche facilitera et accélérera la mise à l’échelle pour la production commerciale et atteindra notre objectif de fabriquer des milliards de qubits sur une seule puce.

Pour en savoir plus, voir « On-demand electrical control of spin qubits. ».

 

Diraq


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