Fabriquer des puces dédiées aux standards industriels est l’un des défis à relever pour que se développe le calcul quantique. Or actuellement, la plupart des technologies explorées se basent sur des méthodes de fabrication sur-mesure peu répétables, loin des standards de l’industrie des semi-conducteurs. Pour pallier cela, une équipe de recherche du CEA Leti et du CNRS a eu l’idée de «prendre des composants disponibles sur étagère pour voir s’ils présentent des caractéristiques quantiques à basse température», indique Matias Urdampilleta, du CNRS.
Résultat ? «Cela fonctionne assez bien, sans modification de l’échantillon», félicite le scientifique, qui a participé aux travaux. Les chercheurs sont en effet parvenus à fabriquer un qubit en «piégeant un électron unique au cœur d’un transistor», détaille-t-il.
Reste à le manipuler, afin d’effectuer des calculs. Pour cela, l’équipe a intégré à sa puce un composant de fer-cobalt permettant de générer un champ magnétique pour influer sur l’état quantique de la particule. Là encore, «rien d’exotique», assure Matias Urdampilleta. «C’est un composant que l’on retrouve dans les dispositifs de spintronique comme les MRAM [un type de stockage numérique ndlr.]», rappelle-t-il.
Un qubit "plutôt propre"
Les chercheurs n’ont pour l’instant créé qu’un unique qubit. Impossible, donc, d’utiliser leur invention pour faire des calculs. Mais là n’était pas le but de leurs travaux. «C’est une première démonstration de faisabilité dans une structure compatible avec l’industrie, explique Matias Urdampilleta. Notre question était : est-ce que le fait d’utiliser des outils industriels nous permet de fabriquer un qubit sale ou propre ?»
Résultat ? «Il est plutôt propre, euphémise le scientifique. Nous obtenons des caractéristiques comparables à celles de qubits purement académiques.» Cela réalisé avec des matériaux et des process de fabrication imposés par l’industrie électronique. «Nous pensons que cela nous permettra d’en fabriquer beaucoup rapidement, mais cela impose des contraintes», argue-t-il.
Intel, concurrent majeur
Reste désormais à assembler plusieurs unités logiques sur une même puce. L’équipe vise quatre à six qubits pour ses prochaines réalisations, soit «l’état de l’art de notre domaine», note Matias Urdampilleta. De quoi réduire la distance avec leur principal concurrent : Intel, qui est parvenu à intriquer 4 qubits de ce type. Avec une subtilité. «Intel n’utilise pas le même matériau, rappelle le chercheur. Ils ont essayé avec des matériaux MOS [standard de l’industrie, utilisés par l’équipe française, ndlr.], mais n’ont pas réussi. Ils ont donc opté pour un autre matériau – un alliage silicium-germanium – qui est beaucoup moins compatible avec les process industriels.»
Mais pourquoi s’engager dans une voie qui a mis en échec Intel, disposant pourtant d’une force de frappe bien supérieure ? «Nous pensons être meilleurs qu’eux en termes de qualité de matériaux, donc ne pas faire face aux mêmes problèmes, justifie Matias Urdampilleta. Ils ne contrôlaient pas l’endroit où se formaient les boîtes dans lesquelles sont piégés les électrons, contrairement à nous.»
De quoi espérer prendre l'avantage ? Cela ne déplairait pas à la start-up Quobly et sa fondatrice Maud Vinet, qui figure parmi les coauteurs de la publication scientifique parue dans la revue NPJ Quantum Information. Et qui est en train de créer un laboratoire commun avec l'équipe de Mathias Urdampilleta sur ce domaine de recherche.
