Une équipe de recherche de l’Université de Sherbrooke et l’IMEC explorent un nouveau dispositif pour l’informatique quantique

Une équipe de recherche de l’Université de Sherbrooke, en partenariat avec le centre de recherche belge IMEC, a récemment vu son travail mis à l’honneur en couverture de la prestigieuse revue IEEE Electron Device Letters. Cette reconnaissance souligne non seulement une avancée scientifique majeure, mais aussi la force d’une collaboration internationale de longue date.

Explorer le potentiel quantique des transistors de la microélectronique

Sous la direction de la professeure Eva Dupont-Ferrier, le projet s’inscrit dans les recherches du groupe qui consistent à tester la capacité des dispositifs de la microélectronique classique de dernière génération à fonctionner à très basse température, jusqu’à 10 millikelvins, et ainsi explorer leur utilité à servir à la fois de circuits d'électronique de contrôle et de qubits de spin, deux éléments d’une grande importance dans la fabrication de l’ordinateur quantique.

C’est une première étape, une preuve de concept, mais elle montre qu’il est possible, à terme, de combiner dans un même système les circuits qui contrôlent les opérations quantiques et les qubits eux-mêmes, explique la chercheuse.

Cette avancée pourrait aider à résoudre deux problèmes importants de l’informatique quantique : la dissipation thermique et les délais de transmission, en rapprochant l’électronique de contrôle du qubit.

À ce jour, les composants électroniques utilisés pour contrôler les qubits sont placés à l’extérieur du réfrigérateur à dilution qui abrite les qubits, dans une pièce à température ambiante. Cela oblige à utiliser de longs câbles pour relier les deux, ralentissant d’autant plus la vitesse de contrôle des qubits ce qui limite la possibilité de corriger rapidement les erreurs. Ces câbles apportent également de la chaleur de la pièce limitant fortement le nombre de qubit pouvant être contrôlés, autant de freins à la mise en place d’un ordinateur quantique à grande échelle.

En rapprochant l’électronique du cœur du système, on pourrait briser toutes ces barrières et ainsi rendre les ordinateurs quantiques plus rapides, plus stables et plus efficaces.

Une réussite qui dépasse les frontières

Le projet repose sur une synergie étroite entre plusieurs acteurs : les échantillons sont fabriqués en Belgique par l’IMEC, puis envoyés à Sherbrooke qui possède une très grande expertise dans la mesure de dispositifs à très basse température.

C’est vraiment un travail d’équipe. Sans les collaborateurs qui fabriquent les dispositifs, ni les personnes étudiantes qui effectuent les mesures, rien de tout cela ne serait possible, souligne Eva Dupont-Ferrier.

Elle insiste pour que la reconnaissance soit partagée tant avec le collaborateur de longue date de l’IMEC, Romain Ritzenthaler et son équipe qu’avec les étudiants du groupe ayant mené l’étude cryogénique : Dominic Leclerc, Claude Rohrbacher et Joffrey Rivard.

Au-delà de la découverte scientifique, cette réussite illustre l’importance des ponts entre disciplines, institutions et pays.

Ce genre de collaboration, c’est ce qui permet de faire avancer la science plus vite et plus loin, conclut la professeure.