La solution à un problème se trouve parfois au cœur même de ce dernier. Pour détecter les défauts des qubits supraconducteurs, des chercheurs de l’université Russe Nust Misis, du Russian quantum center et de l'Institut de technologie de Karlsruhe (Allemagne) ont développé un capteur… qui est lui-même un qubit supraconducteur !
L’invention, présentée dans la revue npj Quantum Information, permettra d’améliorer la technologie étudiée par Google et IBM, entre autres, afin de la rendre moins sensible aux perturbations extérieures et d’augmenter son temps de cohérence, donc de fonctionnement, encore limité.
Effet tunnel
Contrairement aux photons ou aux atomes, comme ceux utilisés par le français Pasqal, les qubits supraconducteurs sont fabriqués par des procédés manuels. Au cœur du fonctionnement d’un ordinateur quantique, ces éléments se basent sur une jonction Josephson : deux pièces de métal supraconducteur séparées par une fine couche d’isolant (le plus souvent, de l’oxyde d’aluminium).
NUST MISIS Le qubit-capteur. (Crédit : Nust Misis)
Problème, les méthodes de fabrication actuelles n’offrent pas une précision parfaite. Bien qu’à l’échelle atomique, les défauts qu’ils produisent sur l’oxyde d’aluminium et à la surface des pièces supraconductrices entraînent des "défauts d’effet tunnel", caractérisés par une instabilité et des pertes d’énergies au sein du qubit. Selon les chercheurs, la quantité de défauts matériels de ce type limite d’autant son temps de cohérence, et donc de fonctionnement, et entraîne des erreurs de calcul.
D’après eux, les méthodes traditionnelles d’observation des structures matérielles comme la diffusion de rayons X ne permettent pas de détecter ces défauts, trop petits. Grâce à leur capteur, ils affirment pouvoir remédier à ce manque en améliorant la compréhension des matériaux quantiques et la structure des défauts d’effet tunnel. Mais aussi en permettant le développement de meilleurs matériaux diélectriques – isolants électriques capables de supporter un champ électrostatique – indispensables à l’élaboration de qubits supraconducteurs de meilleure qualité.
