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Le CNRS et le CEA Leti veulent fabriquer des puces quantiques
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Une équipe de recherche du CNRS et du CEA Leti est parvenue à fabriquer un qubit en utilisant des matériaux et procédés standards de l'industrie des semi-conducteurs. Une contrainte de taille, qui doit permettre d'accélérer la production de puces quantiques une fois la technologie parvenue à maturité. Fabriquer des puces dédiées aux standards industriels est l’un des défis à relever pour que se développe le calcul quantique. Or actuellement, la plupart des technologies explorées se basent sur des méthodes de fabrication sur-mesure peu répétables, loin des standards de l’industrie des semi-conducteurs.
Pour pallier cela, une équipe de recherche du CEA Leti et du CNRS a eu l’idée de « prendre des composants disponibles sur étagère pour voir s’ils présentent des caractéristiques quantiques à basse température », indique Matias Urdampilleta, du CNRS. « Cela fonctionne assez bien, sans modification de l’échantillon », félicite le scientifique, qui a participé aux travaux. Les chercheurs sont en effet parvenus à fabriquer un qubit en « piégeant un électron unique au cœur d’un transistor », détaille-t-il.
Reste à le manipuler, afin d’effectuer des calculs. Pour cela, l’équipe a intégré à sa puce un composant de fer-cobalt permettant de générer un champ magnétique pour influer sur l’état quantique de la particule. Là encore, « rien d’exotique », assure Matias Urdampilleta. « C’est un composant que l’on retrouve dans les dispositifs de spintronique comme les MRAM [un type de stockage numérique ndlr.]», rappelle-t-il. Les chercheurs n’ont pour l’instant créé qu’un unique qubit. Impossible, donc, d’utiliser leur invention pour faire des calculs. Mais là n’était pas le but de leurs travaux. « C’est une première démonstration de faisabilité dans une structure compatible avec l’industrie », explique Matias Urdampilleta.
L'étude précise que cette approche permet d'obtenir des caractéristiques comparables à celles de qubits purement académiques. Cela réalisé avec des matériaux et des process de fabrication imposés par l’industrie électronique. Reste désormais à assembler plusieurs unités logiques sur une même puce. L’équipe vise quatre à six qubits pour ses prochaines réalisations, soit « l’état de l’art de notre domaine », note Matias Urdampilleta. De quoi réduire la distance avec leur principal concurrent : Intel, qui est parvenu à intriquer 4 qubits de ce type. Avec une subtilité. « Intel n’utilise pas le même matériau », rappelle le chercheur. « Ils ont essayé avec des matériaux MOS, mais n’ont pas réussi. Ils ont donc opté pour un autre matériau – un alliage silicium-germanium – qui est beaucoup moins compatible avec les process industriels ». Mais pourquoi s’engager dans une voie qui a mis en échec Intel, disposant pourtant d’une force de frappe bien supérieure ? « Nous pensons être meilleurs qu’eux en termes de qualité de matériaux, donc ne pas faire face aux mêmes problèmes », justifie Matias Urdampilleta. « Ils ne contrôlaient pas l’endroit où se formaient les boîtes dans lesquelles sont piégés les électrons, contrairement à nous ».
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
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