Une collaboration dirigée par l'UNSW a découvert que la suppression du dopage aléatoire dans les dispositifs électroniques quantiques améliore considérablement leur reproductibilité, une exigence clé pour les applications futures telles que le traitement de l'information quantique et la spintronique.

Le défi de la reproductibilité quantique

Le défi de la fabrication d'appareils quantiques est que, jusqu'à maintenant, il n'a pas été possible de réaliser deux transistors quantiques présentant des performances identiques.

Bien que les appareils semblent identiques physiquement, leurs performances électriques peuvent varier considérablement d'un appareil à l'autre. Cela rend difficile l'intégration de plusieurs composants quantiques dans un circuit quantique complet.

Dans le neuf, Étude dirigée par l'UNSW, les chercheurs montrent que le problème vient de la position spatiale aléatoire des dopants dans les dispositifs quantiques.

L'approche conventionnelle pour rendre les semi-conducteurs conducteurs de l'électricité consiste à le doper chimiquement avec un autre élément. Par exemple, une très petite quantité d'atomes de phosphore ajoutée au silicium produit un excès d'électrons libres, laisser passer un courant électrique

Mais dans les dispositifs quantiques à l'échelle nanométrique, le positionnement aléatoire de ces dopants signifie qu'il n'y a pas deux dispositifs qui présentent des caractéristiques identiques.

L'équipe dirigée par l'UNSW a travaillé avec des collaborateurs à Cambridge pour montrer que la suppression totale des dopants rend les dispositifs quantiques considérablement plus reproductibles.

L'auteur principal Ashwin Srinivasan a commenté :« Le gain électrique des transistors à contact ponctuel non dopés est jusqu'à trois fois plus uniforme pour la nouvelle approche, par rapport aux dispositifs dopés conventionnels."

Professeur Hamilton, responsable du laboratoire Quantum Devices à l'UNSW, Sydney, a déclaré:"Nous avions soupçonné que la suppression du dopage aléatoire améliorerait la reproductibilité du dispositif, mais les résultats ont été bien meilleurs que prévu. Ashwin a fabriqué neuf appareils, et tous ont montré des propriétés quantiques et des performances électriques identiques. Je n'avais jamais rien vu de tel auparavant. Ce travail montre qu'il est possible de fabriquer de manière reproductible des dispositifs quantiques."

L'amélioration de la reproductibilité des dispositifs quantiques avec des architectures complètement non dopées a été publiée dans Lettres de physique appliquée .