Le silicium naturel, tr\u00e8s majoritairement compos\u00e9 de Si28, est couramment utilis\u00e9 dans l\u2019industrie \u00e9lectronique. Il contient cependant 4,67 % d\u2019isotope 29. Or, cet isotope pr\u00e9sente un spin nucl\u00e9aire qui limite la coh\u00e9rence des bits quantiques (qubits) cod\u00e9s sur les spins \u00e9lectroniques, g\u00e9n\u00e9rant des erreurs de calcul .<\/p>\n
\u00ab C\u2019est pour \u00e9viter les pertes de coh\u00e9rence que nous mettons en \u0153uvre nos technologies sur un silicium appauvri en 29Si. Nous avons ainsi cr\u00e9\u00e9, sur des plaques de silicium de 300 mm, une couche de l\u2019ordre de 30 nm d\u2019\u00e9paisseur dont la teneur en 29Si est inf\u00e9rieure \u00e0 0,006 % et dont la surface est suffisamment lisse pour subir dans de bonnes conditions les \u00e9tapes successives de d\u00e9p\u00f4ts de mat\u00e9riaux, n\u00e9cessaires \u00e0 la fabrication de composants \u00bb, explique Marc Sanquer (Inac).<\/em><\/p>\n Une production massive de qubit n\u00e9cessaire pour les futurs processeurs<\/strong><\/p>\n Ce r\u00e9sultat a \u00e9t\u00e9 obtenu par un proc\u00e9d\u00e9 de d\u00e9p\u00f4t chimique en phase vapeur (CVD) sur une plateforme pr\u00e9-industrielle utilisant des tranches de silicium de diam\u00e8tre 300 mm, standard largement utilis\u00e9 sur les lignes de production de masse de l\u2019industrie micro\u00e9lectronique. Le gaz de silicium enrichi en isotope 28 utilis\u00e9 en CVD a \u00e9t\u00e9 fourni par l\u2019institut de chimie des substances de haute puret\u00e9 de l\u2019Acad\u00e9mie des sciences de Russie, avec le soutien de la soci\u00e9t\u00e9 Air liquide. Alors que dans un calculateur classique, les bits ne peuvent prendre qu\u2019une valeur parmi deux (soit 0 soit 1), les bits quantiques (qubits) peuvent prendre un ensemble continu de valeurs, et m\u00eame plusieurs valeurs en m\u00eame temps.
\n\u00ab La prochaine \u00e9tape consistera \u00e0 r\u00e9aliser sur de tels substrats des qubits dont la fid\u00e9lit\u00e9 devrait \u00eatre nettement sup\u00e9rieure \u00e0 celle de qubits que nous avons d\u00e9j\u00e0 obtenus pr\u00e9c\u00e9demment sur silicium naturel. Et toujours au plus pr\u00e8s du standard industriel \u00bb, souligne Louis Hutin (CEA Leti). \u00ab La production massive de qubits est indispensable car un processeur \u00e9lectronique quantique devra int\u00e9grer de tr\u00e8s nombreux qubits pour d\u00e9passer la performance des calculateurs <\/em>classiques disponibles actuellement \u00bb, poursuit M. Hutin.<\/em><\/p>\n
\n![\"\"](\"http:\/\/www.electronique-eci.com\/sites\/default\/files\/images\/01-picture-library\/cea-leti-qubits_0.jpg\")
\nde bits quantiques silicium, composants \u00e9l\u00e9mentaires d\u2019un processeur
\nquantique, en s\u00e9rie et aux standards de l\u2019industrie micro\u00e9lectronique.
\n\u00a9 Jayet\/CEA<\/figcaption><\/figure>\n
\nUn ordinateur exploitant cette possibilit\u00e9, offerte par les lois de la physique quantique, pourrait calculer de fa\u00e7on massivement parall\u00e8le, c’est \u00e0 dire simultan\u00e9ment pour l’ensemble des valeurs des qubits, et ainsi surpasser consid\u00e9rablement la puissance de l’ordinateur classique.
\nLes qubits sont les unit\u00e9s de construction des calculateurs quantiques. Ils peuvent \u00eatre mis en \u0153uvre dans une large vari\u00e9t\u00e9 de mat\u00e9riaux \u00e0 l\u2019\u00e9chelle du laboratoire. Mais les possibilit\u00e9s sont plus limit\u00e9es lorsqu\u2019on veut les produire en s\u00e9rie car il faut utiliser des mat\u00e9riaux compatibles avec les standards industriels. Les qubits de spin pour le silicium sont de petite taille (typiquement 30 nm) et sont compatibles avec les technologies CMOS, largement utilis\u00e9es dans l\u2019industrie micro\u00e9lectronique. Ils pr\u00e9sentent donc des avantages pour la production en s\u00e9rie par rapport aux autres types de qubits.
\nDepuis 2012, o\u00f9 ont \u00e9t\u00e9 mis au point les premiers qubits bas\u00e9s sur des spins d\u2019\u00e9lectrons confin\u00e9s, le 28Si purifi\u00e9 isotopiquement a permis d\u2019am\u00e9liorer significativement le temps de coh\u00e9rence du spin quantique. Plus le temps de coh\u00e9rence du spin augmente, plus la fid\u00e9lit\u00e9 des op\u00e9rations de calcul<\/p>\n