L'équipe avait déjà produit un bolomètre en alliage or-palladium avec des niveaux de bruit sans précédent dans ses mesures, mais il était encore trop lent pour mesurer les qubits dans les ordinateurs quantiques. La percée dans ce nouveau travail a été réalisée en passant de la fabrication du bolomètre à partir d'alliages d'or-palladium à leur fabrication à partir de graphène. Pour faire ça, ils ont collaboré avec le groupe NANO du professeur Pertti Hakonen, également à l'université Aalto, qui possède une expertise dans la fabrication de dispositifs à base de graphène. Le graphène a une très faible capacité calorifique, ce qui signifie qu'il est possible de détecter rapidement de très petits changements dans son énergie. C'est cette vitesse de détection des différences d'énergie qui le rend parfait pour un bolomètre avec des applications dans la mesure des qubits et d'autres systèmes quantiques expérimentaux. En passant au graphène, les chercheurs ont produit un bolomètre qui peut faire des mesures bien en deçà d'une microseconde, aussi rapide que la technologie actuellement utilisée pour mesurer les qubits.

"Le passage au graphène a multiplié par 100 la vitesse du détecteur, tandis que le niveau de bruit est resté le même. Après ces premiers résultats, il y a encore beaucoup d'optimisation que nous pouvons faire pour rendre l'appareil encore meilleur, " dit le professeur Hakonen.

Maintenant que les nouveaux bolomètres peuvent rivaliser en matière de vitesse, l'espoir est d'utiliser les autres avantages des bolomètres dans la technologie quantique. Alors que les bolomètres rapportés dans les travaux en cours fonctionnent à égalité avec les mesures de tension de pointe actuelles, les futurs bolomètres ont le potentiel de les surpasser. La technologie actuelle est limitée par le principe d'incertitude de Heisenberg :les mesures de tension auront toujours du bruit quantique, mais pas les bolomètres. Cette précision théorique plus élevée, combinés à des demandes d'énergie plus faibles et à une taille plus petite - les flocons de graphène pourraient s'adapter confortablement à l'intérieur d'une seule bactérie - signifient que les bolomètres sont un nouveau concept de dispositif passionnant pour l'informatique quantique.

Les prochaines étapes de leurs recherches consistent à résoudre les plus petits paquets d'énergie jamais observés à l'aide de bolomètres en temps réel et à utiliser le bolomètre pour mesurer les propriétés quantiques des photons micro-ondes, qui ont non seulement des applications passionnantes dans les technologies quantiques telles que l'informatique et les communications, mais aussi dans la compréhension fondamentale de la physique quantique.

De nombreux scientifiques impliqués dans les chercheurs travaillent également à l'IQM, une spin-out de l'Université Aalto développant une technologie pour les ordinateurs quantiques. "IQM est constamment à la recherche de nouvelles façons d'améliorer sa technologie d'ordinateur quantique et ce nouveau bolomètre fait certainement l'affaire, " explique le Dr Kuan Yen Tan, Co-fondateur d'IQM qui a également été impliqué dans la recherche.