Dans le cadre du projet européen MOS-Quito, des chercheurs européens ont présenté un détecteur cinq fois plus sensible pour la lecture des informations des systèmes quantiques à base de silicium.

Les chercheurs européens se sont concentrés sur l'amélioration du circuit de lecture de l'ordinateur quantique à base de silicium.

Dans le cadre du projet européen MOS-Quito, les chercheurs de Hitachi à Cambridge, travaillant en collaboration avec des partenaires de l'Université de Cambridge, l'University College de Londres, et du CEA-LETI à Grenoble, ont réalisé un détecteur ultrasensible capable de lire des informations des bits quantiques (qubits) à base de silicium.

Le nouveau détecteur est présenté comme cinq fois plus sensible que le transistor mono-électronique à radiofréquence en silicium, le détecteur le plus sensible mis au point jusqu'à présent pour les ordinateurs quantiques à base de silicium.

Une nouvelle étape vers la réalisation d'un ordinateur quantique à spin en silicium (1).

Pour la réalisation de l’ordinateur quantique deux pistes sont envisageables :

-         La première solution repose sur des dispositifs supraconducteurs en néodyme de titane.

C’est la voie la plus avancée à ce jour.

Mais cela entraine des systèmes trop encombrants et trop coûteux nécessitant un niveau de température négative  difficile à réaliser dans des applications industrielles.

-         L’autre solution consiste à exploiter l’électronique de spin (1) reposant sur  des dispositifs en silicium avec les technologies actuelles de puces électroniques.

Cette voie est d’autant plus intéressante avec cette nouvelle technologie  que les qubits basés sur le spin d'un seul électron peuvent conserver des informations quantiques beaucoup plus longtemps que toute autre implémentation à l'état solide.

Mais, dans ce domaine, bien du chemin reste à parcourir.

Les recherches sur le calcul quantique (2) démontrent qu'il est désormais possible, avec des petits processeurs quantiques, de déboucher sur de nombreuses applications, et que leurs capacités de calcul s'approchent de celles des supercalculateurs les plus puissants au monde.

Mais, les ordinateurs quantiques auront besoin d'un nombre de qubits beaucoup plus important que ce que les technologies actuelles peuvent fournir.

Actuellement, les qubits sont câblés un à un ; cette approche deviendra impossible à mesure que les processeurs quantiques deviendront de plus en plus complexes.

Pour résoudre le problème de câblage, les chercheurs développent des qubits basés sur le silicium et les intègrent à l'électronique numérique pour qu'à l'avenir, les processeurs quantiques complexes puissent être gérés avec un petit nombre de lignes d'entrées et sorties.

Les chercheurs européens se sont concentrés sur l'amélioration du circuit de lecture de l'ordinateur quantique à base de silicium.

Les résultats révèlent une amélioration de la sensibilité d'un facteur 30 par rapport aux conceptions antérieures, le rendant cinq fois plus sensible que le meilleur détecteur de lecture rapporté pour les ordinateurs quantiques à base de silicium.

(1)             L'électronique classique repose sur une propriété essentielle d'une particule élémentaire (électron), sa charge électrique.

La spintronique permet d'exploiter une propriété supplémentaire de l'électron, la propriété quantique de spin*.

Elle offre des possibilités d'applications nouvelles, notamment la réalisation de capteurs de très grande sensibilité qui ont révolutionné le stockage magnétique de l'information.

La spintronique a émergé dans les années 1980 après la mise en évidence de l’existence de courants polarisés en spin dans les métaux ferromagnétiques.

Dans ces métaux comme le Fer ou le Cobalt, les libres parcours moyens des électrons sont différents selon leur spin, ce qui entraîne une différence du courant porté par ceux-ci, pouvant aller jusqu’à un facteur 10.

*Le spin est une propriété quantique d'une particule qui pourrait être décrite comme un moment cinétique dû à la rotation de cette particule sur elle-même, comme avec une toupie.

Le spin est l'équivalent quantique du moment cinétique en physique classique.

Le moment cinétique quantique est responsable du moment magnétique que porte une particule possédant un spin. D'une manière imagée, une particule possédant un spin serait un minuscule aimant.

(2)          Voir notamment :