Des scientifiques australiens ont étudié de nouvelles directions pour augmenter les qubits - en utilisant le couplage spin-orbite des qubits atomiques - en ajoutant une nouvelle suite d'outils à l'arsenal.

Couplage spin-orbite, le couplage des degrés de liberté orbital et spin des qubits, permet la manipulation du qubit via électrique, plutôt que des champs magnétiques. L'utilisation du couplage dipolaire électrique entre les qubits signifie qu'ils peuvent être placés plus loin l'un de l'autre, offrant ainsi une flexibilité dans le processus de fabrication des puces.

Dans l'une de ces approches, Publié dans Avancées scientifiques , une équipe de scientifiques dirigée par le professeur de l'UNSW Sven Rogge a étudié le couplage spin-orbite d'un atome de bore dans le silicium.

"Les atomes de bore simples dans le silicium sont un système quantique relativement inexploré, mais nos recherches ont montré que le couplage spin-orbite offre de nombreux avantages pour passer à un grand nombre de qubits en informatique quantique", déclare le professeur Rogge, Responsable de programme au Centre de calcul quantique et de technologie de la communication (CQC2T).

Suite aux résultats antérieurs de l'équipe de l'UNSW, publié le mois dernier dans Examen physique X , Le groupe de Rogge s'est maintenant concentré sur l'application d'une lecture rapide de l'état de spin (1 ou 0) de seulement deux atomes de bore dans un circuit extrêmement compact, le tout hébergé dans un transistor commercial.

"Les atomes de bore dans le silicium se couplent efficacement aux champs électriques, permettant une manipulation rapide des qubits et un couplage des qubits sur de grandes distances. L'interaction électrique permet également le couplage à d'autres systèmes quantiques, ouvrant les perspectives des systèmes quantiques hybrides, " dit Rogge.

Une autre recherche récente de l'équipe du professeur Michelle Simmons à l'UNSW a également mis en évidence le rôle du couplage des orbites de spin dans les qubits à base d'atomes dans le silicium, cette fois avec des qubits d'atomes de phosphore. La recherche a été publiée récemment dans Informations quantiques npj .

La recherche a révélé des résultats surprenants. Pour les électrons dans le silicium - et en particulier ceux liés aux qubits donneurs de phosphore - le contrôle de l'orbite de spin était généralement considéré comme faible, donnant lieu à des durées de vie de rotation de quelques secondes. Cependant, les derniers résultats ont révélé un couplage jusqu'alors inconnu du spin des électrons aux champs électriques que l'on trouve généralement dans les architectures de dispositifs créées par les électrodes de commande.

"Par un alignement soigneux du champ magnétique externe avec les champs électriques dans un dispositif de conception atomique, nous avons trouvé un moyen d'étendre ces durées de vie de spin à quelques minutes, " dit le professeur Michelle Simmons, Réalisateur, CQC2T.

"Compte tenu des longs temps de cohérence de spin et des avantages technologiques du silicium, ce couplage nouvellement découvert du spin donneur avec des champs électriques fournit une voie pour les techniques de résonance de spin à commande électrique, prometteuse sélectivité élevée en qubits, " dit Simmons.

Les deux résultats mettent en évidence les avantages de la compréhension et du contrôle du couplage des orbites de spin pour les architectures d'informatique quantique à grande échelle.

Commercialisation de la propriété intellectuelle de l'informatique quantique sur silicium en Australie

Depuis mai 2017, La première entreprise d'informatique quantique d'Australie, Silicon Quantum Computing Pty Limited (SQC), a travaillé pour créer et commercialiser un ordinateur quantique basé sur une suite de propriété intellectuelle développée au Centre d'excellence australien pour le calcul quantique et les technologies de communication (CQC2T). Son objectif est de produire un dispositif prototype de 10 qubits en silicium d'ici 2022 en tant que précurseur d'un ordinateur quantique à base de silicium à l'échelle commerciale.

En plus de développer sa propre technologie propriétaire et sa propriété intellectuelle, SQC continuera à travailler avec le CQC2T et d'autres participants des écosystèmes australiens et internationaux de l'informatique quantique, construire et développer une industrie de l'informatique quantique sur silicium en Australie et, finalement, commercialiser ses produits et services sur les marchés mondiaux.