Des physiciens et des ingénieurs ont trouvé un moyen d'identifier et de corriger les imperfections des matériaux pour l'une des technologies les plus prometteuses de l'informatique quantique commerciale.

L'équipe de l'Université du Queensland a pu développer des traitements et optimiser des protocoles de fabrication dans des techniques courantes de construction de circuits supraconducteurs sur puces de silicium.

Dr Peter Jacobson, qui a codirigé la recherche, a déclaré que l'équipe avait identifié que les imperfections introduites lors de la fabrication réduisaient l'efficacité des circuits.

"Les circuits quantiques supraconducteurs suscitent l'intérêt des géants de l'industrie tels que Google et IBM, mais l'application généralisée est entravée par la « décohérence », un phénomène qui provoque la perte d'informations, " il a dit.

"La décohérence est principalement due aux interactions entre le circuit supraconducteur et la puce de silicium - un problème de physique - et aux imperfections matérielles introduites lors de la fabrication - un problème d'ingénierie."

"Nous avions donc besoin de la contribution de physiciens et d'ingénieurs pour trouver une solution."

L'équipe a utilisé une méthode appelée microscopie optique à champ proche à balayage térahertz (THz SNOM), un microscope à force atomique combiné à une source de lumière THz et à un détecteur.

Cela a fourni une combinaison de haute résolution spatiale - jusqu'à la taille des virus - et de mesures spectroscopiques locales.

Le professeur Aleksandar Rakić a déclaré que la technique permettait de sonder à l'échelle nanométrique plutôt qu'à l'échelle macro en concentrant la lumière sur une pointe métallique.

"Cela nous donne un nouvel accès pour comprendre où se trouvent les imperfections afin de réduire la décohérence et aider à réduire les pertes dans les dispositifs quantiques supraconducteurs, " a déclaré le professeur Rakić.

« Nous avons constaté que les recettes de fabrication couramment utilisées introduisent involontairement des imperfections dans les puces de silicium, qui contribuent à la décohérence."

« Et nous avons aussi montré que les traitements de surface réduisent ces imperfections, ce qui à son tour réduit les pertes dans les circuits quantiques supraconducteurs."

Le professeur agrégé Arkady Fedorov a déclaré que cela a permis à l'équipe de déterminer où dans le processus les défauts ont été introduits et d'optimiser les protocoles de fabrication pour y remédier.

"Notre méthode permet de sonder plusieurs fois le même appareil, contrairement à d'autres méthodes qui nécessitent souvent de découper les dispositifs avant d'être sondés, " a déclaré le Dr Fedorov.

« Les résultats de l'équipe ouvrent la voie à l'amélioration des dispositifs supraconducteurs à utiliser dans les applications d'informatique quantique. »

Dans le futur, THz SNOM pourrait être utilisé pour définir de nouvelles façons d'améliorer le fonctionnement des dispositifs quantiques et leur intégration dans un ordinateur quantique viable.

Les résultats sont publiés dans Lettres de physique appliquée .