La revue Nature a publié un article de recherche intitulé « Sonder des électrons uniques sur des tranches de qubits de spin de 300 mm », démontrant l'uniformité, la fidélité et les statistiques de mesure des qubits de spin. Cette recherche de pointe ouvre la porte à la production de masse et à la mise à l'échelle continue de processeurs quantiques à base de silicium, autant d'exigences pour construire un ordinateur quantique tolérant aux pannes.
Les chercheurs en matériel quantique d'Intel ont développé un processus de sondage cryogénique de 300 millimètres pour collecter un grand volume de données sur les performances des dispositifs à qubits de spin sur des tranches entières à l'aide de techniques de fabrication de semi-conducteurs à oxyde métallique complémentaires (CMOS).
Les améliorations apportées au rendement des dispositifs qubits, combinées au processus de test à haut débit, ont permis aux chercheurs d'obtenir beaucoup plus de données pour analyser l'uniformité, une étape importante nécessaire à la mise à l'échelle des ordinateurs quantiques. Les chercheurs ont également découvert que les dispositifs à un seul électron de ces tranches fonctionnent bien lorsqu'ils sont utilisés comme des qubits de spin, atteignant une fidélité de porte de 99,9 %. Cette fidélité est la plus élevée signalée pour les qubits fabriqués avec une fabrication entièrement industrielle CMOS.
La petite taille des qubits de spin, mesurant environ 100 nanomètres de diamètre, les rend plus denses que les autres types de qubits (par exemple supraconducteurs), ce qui permet de créer des ordinateurs quantiques plus complexes sur une seule puce de même taille. L'approche de fabrication a été réalisée à l'aide d'une lithographie ultraviolette extrême (EUV), ce qui a permis à Intel d'atteindre ces dimensions serrées tout en fabriquant en grand volume.
La réalisation d’ordinateurs quantiques tolérants aux pannes et dotés de millions de qubits uniformes nécessitera des processus de fabrication extrêmement fiables. S'appuyant sur son expertise en matière de fabrication de transistors, Intel est à l'avant-garde de la création de qubits de spin en silicium similaires aux transistors en tirant parti de ses techniques de fabrication CMOS de 300 millimètres de pointe, qui produisent régulièrement des milliards de transistors par puce.
En s'appuyant sur ces résultats, Intel prévoit de continuer à progresser dans l'utilisation de ces techniques pour ajouter davantage de couches d'interconnexion afin de fabriquer des matrices 2D avec un nombre de qubits et une connectivité accrus, ainsi que de démontrer des portes à deux qubits haute fidélité dans son processus de fabrication industriel. Cependant, la principale priorité restera de faire évoluer les appareils quantiques et d'améliorer les performances avec sa puce quantique de nouvelle génération.
Plus d'informations : Samuel Neyens et al, Sondage d'électrons uniques sur des tranches de qubits de spin de 300 mm, Nature (2024). DOI :10.1038/s41586-024-07275-6
Informations sur le journal : Nature
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