Une collaboration fructueuse entre l’IQ et l’IMEC pour le développement de technologies quantiques basés sur le MOS
Depuis plus de 50 ans, la miniaturisation des composants électroniques a permis de doubler le nombre de transistors des processeurs des ordinateurs tous les deux ans, comme l’avait d’ailleurs prédit la loi de Moore. La microélectronique arrive maintenant à un point déterminant de son développement, réduire la taille des transistors est rendu pratiquement impossible. À moins d’avoir recours aux sciences et technologies quantiques pour augmenter la puissance des processeurs
Dans cette optique, le laboratoire de la professeure Eva Dupont-Ferrier à l’Institut quantique a signé deux ententes pour développer les transistors quantiques de demain avec l’IMEC (Interuniversity Microelectronics Centre), un des leaders mondiaux en nanoélectronique et technologies digitales. L’équipe bénéficie ainsi de dizaines d’années de développements technologique issus de la filière CMOS pour fabriquer des dispositifs pour la nanoélectronique et l’information quantique.
Un des dispositifs étudiés consiste en une double boîte quantique, capable de stocker un ou plusieurs électrons dans chaque boîte. Le spin de chaque électron contenu dans une boîte quantique, faisant office de qubit, servira comme unité de base pour coder l’information quantique. Ce système à deux qubits permettra de tester les premières opérations logiques dans un dispositif issu des filières CMOS de la microélectronique.
Le dispositif étudié résulte d’une fabrication à l’état de l’art et est donc très complexe : il comporte plus de dix grilles électrostatiques assurant un fin contrôle des potentiels, un détecteur de charge ultrasensible – un transistor à un seul électron – pour lire l’état des boites quantiques, ainsi qu’une ligne haute fréquence dédiée pour la manipulation de spin.
Les premières mesures très prometteuses ont été effectuées dans le nouveau laboratoire de la professeure Eva Dupont-Ferrier, récemment embauchée au Département de physique par le biais de la subvention Apogée de l’Institut quantique. Clément Godfrin, stagiaire postdoctoral à l’IQ et chercheur principal pour ce projet, a mené l’effort expérimental sur l’étude de ces dispositifs. Avec l’aide d’une équipe chevronnée, Clément a réalisé la caractérisation extensive du détecteur de charge pour établir les paramètres de mesure optimaux. Une image du transport à travers le détecteur de charge est présentée à la page précédente. Ce détecteur a ensuite permis de mesurer un système de double boite quantique dans le dispositif, établissant ainsi une base très encourageante pour la suite des opérations.
À la suite de son stage postdoctoral à l’IQ, Clément a été embauché par l’équipe collaboratrice de l’IMEC pour continuer sur cette même thématique en tant qu’ingénieur quantique chez IMEC, en Belgique. Ce lien privilégié entre nos institutions laisse entrevoir d’autres collaborations fructueuses et laisse entrevoir un avenir prometteur pour la suite de ce projet et pour le développement des technologies quantiques.