IMAGE: Schéma du processeur quantique à quatre qubits réalisé à l’aide de la technologie de fabrication de semi-conducteurs
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Le cœur de tout ordinateur, son unité centrale de traitement, est construit à l’aide de la technologie des semi-conducteurs, qui est capable de mettre des milliards de transistors sur une seule puce Maintenant, des chercheurs du groupe de Menno Veldhorst chez QuTech, une collaboration entre TU Delft et TNO, ont montré que cette technologie peut être utilisée pour construire un tableau bidimensionnel de qubits pour fonctionner comme un processeur quantique. Leur travail, une étape cruciale pour la technologie quantique évolutive, a été publié aujourd’hui dans Nature

Les ordinateurs quantiques ont le potentiel de résoudre des problèmes impossibles à résoudre avec les ordinateurs classiques Alors que les dispositifs quantiques actuels contiennent des dizaines de qubits – la pierre angulaire de la technologie quantique – un futur ordinateur quantique universel capable d’exécuter n’importe quel algorithme quantique sera probablement composé de millions à des milliards de qubits. Les qubits de points quantiques promettent d’être une approche évolutive car ils peuvent être définis à l’aide de techniques de fabrication de semi-conducteurs standard Veldhorst: «  En plaçant quatre de ces qubits dans une grille deux par deux, en démontrant un contrôle universel sur tous les qubits et en exploitant un circuit quantique qui enchevêtrent tous les qubits, nous avons fait un pas en avant important dans la réalisation d’une approche évolutive pour le calcul quantique.’

Des électrons piégés dans des points quantiques, des structures semi-conductrices de quelques dizaines de nanomètres seulement, sont étudiées depuis plus de deux décennies comme plateforme d’information quantique Malgré toutes les promesses, la mise à l’échelle au-delà de la logique de deux qubits est restée insaisissable Pour briser cette barrière, les groupes de Menno Veldhorst et Giordano Scappucci ont décidé d’adopter une approche entièrement différente et ont commencé à travailler avec des trous (ie électrons manquants) dans le germanium En utilisant cette approche, les mêmes électrodes nécessaires pour définir les qubits pourraient également être utilisées pour les contrôler et les enchevêtrer. «  Aucune structure supplémentaire importante ne doit être ajoutée à côté de chaque qubit de sorte que nos qubits soient presque identiques aux transistors d’une puce informatique  », explique Nico Hendrickx, étudiant diplômé dans le groupe de Menno Veldhorst et premier auteur de l’article. De plus, nous avons obtenu un excellent contrôle et pouvons coupler des qubits à volonté, ce qui nous permet de programmer des portes à un, deux, trois et quatre qubits, des circuits quantiques très compacts prometteurs’

Après avoir créé avec succès le premier qubit de points quantiques en germanium en 2019, le nombre de qubits sur leurs puces a doublé chaque année «  Quatre qubits ne font en aucun cas un ordinateur quantique universel, bien sûr  », déclare Veldhorst. Mais en plaçant les qubits dans une grille deux par deux, nous savons maintenant comment contrôler et coupler les qubits dans des directions différentes«  Toute architecture réaliste pour intégrer un grand nombre de qubits nécessite qu’ils soient interconnectés selon deux dimensions

La démonstration de la logique à quatre qubits en germanium définit l’état de l’art pour le domaine des points quantiques et marque une étape importante vers des grilles de qubit semi-conducteurs bidimensionnelles denses et étendues Outre sa compatibilité avec la fabrication avancée de semi-conducteurs, le germanium est également un matériau très polyvalent Il possède des propriétés physiques intéressantes telles que le couplage spin-orbite et il peut entrer en contact avec des matériaux tels que les supraconducteurs. Le germanium est donc considéré comme une excellente plateforme dans plusieurs technologies quantiques Veldhorst: «  Maintenant que nous savons comment fabriquer du germanium et faire fonctionner un ensemble de qubits, la route de l’information quantique du germanium peut vraiment commencer’

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News – FR – Les qubits de semi-conducteurs évoluent en deux dimensions
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Semiconductor qubits scale in two dimensions

Source: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-03/duot-sqs032321.php

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