En collaboration avec l'Université d'Innsbruck, l'ETH Zurich et Interactive Fully Electrical Vehicles SRL, Infineon Austria étudie des questions spécifiques sur l'utilisation commerciale des ordinateurs quantiques. Avec de nouvelles innovations dans la conception et la fabrication, les partenaires des universités et de l'industrie veulent développer des composants abordables pour les ordinateurs quantiques.

Les pièges à ions se sont avérés être une technologie très efficace pour le contrôle et la manipulation des particules quantiques. Aujourd'hui, ils forment le cœur des premiers ordinateurs quantiques opérationnels et, avec des bits quantiques supraconducteurs, sont considérés comme la technologie la plus prometteuse pour la construction d'ordinateurs quantiques commerciaux. Depuis l'année dernière, ingénieurs et chercheurs ont exploré conjointement comment les pièges à ions peuvent être construits à l'aide de technologies de fabrication de semi-conducteurs et quelles architectures de puces quantiques bénéficient en particulier de la précision et de l'évolutivité accrues de la fabrication de semi-conducteurs modernes dans le cadre de la coopération entre Infineon Technologies Austria et les partenaires de recherche de l'Université d'Innsbruck, ETH Zurich et Interactive Fully Electrical Vehicles SRL d'Italie, financé par l'UE dans le cadre du projet Horizon 2020 PIEDMONS. En outre, les partenaires de recherche veulent savoir si les pièges à ions peuvent également être utilisés à température ambiante grâce à une géométrie de piège innovante. Les chercheurs visent à produire des systèmes quantiques plus robustes et à miniaturiser l'ensemble du système en intégrant l'électronique nécessaire sur puce. Sur puce signifie que l'électronique nouvellement développée est intégrée directement à côté du système quantique - en laboratoire, elle prend actuellement beaucoup de place à côté de la configuration expérimentale. La vision est de rendre les ordinateurs quantiques portables pour la première fois.

Jeune chercheur à la thèse de doctorat visionnaire

Dans sa thèse de doctorat, Silke Auchter fait des recherches sur les pièges à ions. Ces pièges à ions doivent être perfectionnés à l'aide de technologies de fabrication de semi-conducteurs. De cette façon, les pièges peuvent être produits de manière très uniforme et précise et plus facilement combinés avec une électronique et une optique miniaturisées. En outre, des concepts de pièges plus complexes et plus complets, résistants aux interférences externes, peuvent être mis en œuvre. Les ions sont utilisés comme bits quantiques, les contreparties de la mécanique quantique aux bits dans les ordinateurs conventionnels. Les chercheurs piègent les ions en laboratoire dans un champ électromagnétique dont la forme exacte est déterminée par la structure du piège à ions. Les pièges microfabriqués n'ont pas encore eu une adhérence optimale sur les ions. S'il est possible de construire ces puces quantiques de manière à ce que les ions restent plus stables, cela aidera les chercheurs quantiques d'Innsbruck et de Zurich dans leur quête de registres quantiques plus grands et d'algorithmes quantiques plus complexes.

En outre, des états quantiques robustes sont nécessaires pour une utilisation en dehors des conditions de laboratoire, c'est-à-dire à température ambiante et finalement même mobile. Avec les premiers prototypes de puces quantiques, développé dans le département MEMS à Villach, des expériences de Silke Auchter sont déjà en cours. Auchter est titulaire d'un doctorat. étudiant à Infineon et est encadré par Rainer Blatt, un physicien quantique de renommée internationale, au Département de physique expérimentale de l'Université d'Innsbruck, L'Autriche. Le but de ses recherches est de produire un piège à ions microfabriqué dans lequel les ions sont piégés de manière stable à température ambiante. Maintenant, les prototypes d'ordinateurs quantiques doivent encore être refroidis intensivement, qui constitue un obstacle majeur à la production industrielle d'ordinateurs quantiques. Dans ses expériences, Silke Auchter essaie donc de capturer les ions si efficacement que les puces quantiques fonctionnent également à température ambiante et que des architectures de puces encore plus complexes peuvent être construites.