Des fils au-dessus des qubits : des chercheurs franchissent une étape dans le quantique

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Des fils au-dessus des qubits : des chercheurs franchissent une étape dans le quantique

Des scientifiques de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW), en Australie, ont conçu un nouveau type de câblage de contrôle qui, espèrent-ils, pourra être adapté pour contrôler des millions de qubits.

Dans une recherche publiée dans Science Advances, l’équipe a expliqué qu’elle souhaitait contrôler les qubits, mais sans que l’espace précieux soit occupé par des câbles consommant des quantités croissantes d’électricité et générant de la chaleur qui doit être dissipée.

« Jusqu’à présent, pour contrôler les qubits à spin électronique, nous devions délivrer des champs magnétiques micro-ondes en faisant passer un courant dans un fil situé juste à côté du qubit », explique le Dr Jarryd Pla, ingénieur quantique de l’UNSW. « Tout d’abord, les champs magnétiques diminuent très rapidement avec la distance, de sorte que nous ne pouvons contrôler que les qubits les plus proches du fil. Cela signifie que nous devrions ajouter de plus en plus de fils à mesure que nous introduisons de plus en plus de qubits, ce qui prendrait beaucoup de place sur la puce. »

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Des fils placés à la verticale

Les expériences étant réalisées à des températures de 50 millikelvins, soit un peu moins de -273 degrés Celsius, la chaleur des fils pourrait nuire à la fiabilité du qubit. La solution consistait à se mettre à la verticale et à placer le câblage de contrôle au-dessus des qubits, ainsi qu’un cristal appelé résonateur diélectrique qui reçoit des micro-ondes et en réduit la longueur d’onde.

« Nous avons d’abord retiré le fil situé à côté des qubits, puis nous avons trouvé une nouvelle façon de délivrer des champs magnétiques de contrôle à fréquence micro-ondes dans l’ensemble du système. En principe, nous pourrions donc fournir des champs de contrôle à un maximum de quatre millions de qubits », indique Jarryd Pla.

« Le résonateur diélectrique réduit la longueur d’onde à moins d’un millimètre, ce qui nous permet de convertir très efficacement l’énergie micro-ondes en champ magnétique qui contrôle les spins de tous les qubits. »

Deux innovations

« Il y a deux innovations clés ici. La première est que nous n’avons pas besoin d’injecter beaucoup d’énergie pour obtenir un champ magnétique puissant pour les qubits, ce qui signifie essentiellement que nous ne générons pas beaucoup de chaleur. La seconde est que le champ est très uniforme sur la puce, de sorte que des millions de qubits bénéficient tous du même niveau de contrôle. »

Le test du système s’est avéré concluant et les prochaines étapes consisteront à simplifier la conception des processeurs quantiques en silicium pour gérer des dizaines de qubits.

« Bien qu’il y ait des défis d’ingénierie à résoudre avant de pouvoir fabriquer des processeurs avec un million de qubits, nous sommes enthousiasmés par le fait que nous avons maintenant un moyen de les contrôler », souligne Jarryd Pla.

Source : ZDNet.com

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