Une étude, dont les résultats intitulés «Electrically driven electron spin resonance mediated by spin–valley–orbit coupling in a silicon quantum dot» sont publiés dans la revue npj Quantum Information, a permis de franchir une étape importante vers la fabrication à grande échelle de boites quantiques (qubits), briques élémentaires des futurs processeurs de calcul quantique (*).

Plus précisément, «une fine couche d’isotope 28 du silicium (28Si) dont le degré de pureté est très élevé et dont la structure cristalline est d’une qualité comparable à celle des films minces généralement fabriqués à partir de silicium naturel» a été obtenue sur des plaques (ou galettes) de silicium.

Rappelons ici que «le silicium naturel, très majoritairement composé de Si28, est couramment utilisé dans l’industrie électronique», mais comme il contient «4,67 % d’isotope 29» qui «présente un spin nucléaire qui limite la cohérence des bits quantiques (qubits) codés sur les spins électroniques» il génère des erreurs de calcul.

L'étude ici présentée a cherché à éviter ces pertes de cohérence en créant, sur des plaques de silicium de 300 mm, «une couche de l’ordre de 30 nm d’épaisseur dont la teneur en 29Si est inférieure à 0,006 % et dont la surface est suffisamment lisse pour subir dans de bonnes conditions les étapes successives de dépôts de matériaux, nécessaires à la fabrication de composants».

Pour y parvenir, il a été fait appel à «un procédé de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) sur une plateforme pré-industrielle utilisant des galettes de silicium de diamètre 300 mm, standard largement utilisé sur les lignes de production de masse de l’industrie microélectronique» («le gaz de silicium enrichi en isotope 28 utilisé en CVD a été fourni par l’institut de chimie des substances de haute pureté de l’Académie des sciences de Russie, avec le soutien de la société Air liquide»).

L'étape suivante sera la réalisation sur de tels substrats, «au plus près du standard industriel», de qubits «dont la fidélité devrait être nettement supérieure à celle de qubits» obtenus précédemment sur silicium naturel, car «la production massive de qubits est indispensable» puisqu'un processeur électronique quantique «devra intégrer de très nombreux qubits pour dépasser la performance des calculateurs classiques disponibles actuellement».

Lien externe complémentaire (source Wikipedia)

(*) Calculateur quantique