La découverte ouvre la voie à des dispositifs d’informatique quantique améliorés

Schéma de la puce de silicium du circuit supraconducteur

Schéma d’un signal supraconducteur [thin black lines] sur une entaille en silicone [yellow base], devenant imagée en utilisant la microscopie à balayage térahertz en champ proche [red beam focused into yellow tip]. Pointage de crédit : Université du Queensland

Les physiciens et les ingénieurs ont découvert un moyen d’identifier et de corriger les imperfections dans les matériaux pour l’une des technologies les plus prometteuses dans le domaine commercial. l’informatique quantique .

L’équipe particulière de l’Université du Queensland a pu créer des traitements et améliorer les protocoles de fabrication conformément aux techniques de construction de circuits supraconducteurs sur des puces de silicium.

Le docteur Peter Jacobson, qui a co-dirigé la recherche, a déclaré que l’équipe acquise avait identifié que les défauts introduits lors de la fabrication réduisaient l’efficacité de certains circuits.

« Les circuits quantiques supraconducteurs suscitent généralement l’intérêt des géants de l’industrie, tels que Google et IBM, mais un programme répandu est simplement entravé par la« décohérence », une sensation qui provoque la perte d’informations », a-t-il déclaré.

« La décohérence est principalement due aux interactions entre le circuit supraconducteur et la puce de silicium – le problème de physique – et aux défauts de matériaux introduits lors de la fabrication – un problème architectural.

« Nous avions donc besoin de l’avis de physiciens et d’ingénieurs pour trouver une option. ”

L’équipe particulière a utilisé une technique appelée microscopie optique à champ proche de contrôle térahertz (THz SNOM) – un microscope à poussée atomique combiné à la source de lumière THz et au détecteur.

Ce particulier a fourni une combinaison de résolution spatiale plus élevée – jusqu’aux dimensions des virus – et de dimensions spectroscopiques locales.

Le professeur Aleksandar Rakić a déclaré que la technique particulière permettait de sonder à l’échelle nanométrique par opposition à la macroéchelle en concentrant la lumière sur la pointe métallique.

“Cela nous offre un tout nouvel accès pour comprendre où se trouvent les imperfections afin de réduire la décohérence et d’aider à réduire les déficits dans les dispositifs supraconducteurs”, a déclaré le professeur Rakić.

« Nous avons découvert que les recettes de qualité de fabrication couramment utilisées introduisent involontairement des défauts dans les chips de pomme de terre au silicium, ce qui contribue à la décohérence.

« Et nous avons tous également montré que les traitements de surface réduiront ces imperfections, ce qui réduit souvent les pertes au sein des circuits quantiques supraconducteurs. ”

Le professeur Arkady Fedorov a déclaré que cela avait permis à l’équipe de découvrir où dans le processus les défauts avaient été introduits et d’optimiser les méthodes de fabrication pour les résoudre.

« Notre méthode permet au même appareil d’être sondé plusieurs fois, contrairement à d’autres méthodes qui nécessitent que les produits soient découpés juste avant d’être sondés », explique le Dr. Fedorov a mentionné.

« Les résultats de l’équipe ouvrent la voie à l’amélioration des dispositifs supraconducteurs à utiliser dans les applications de calcul de portions. ”

À l’avenir, THz SNOM pourrait être utilisé pour définir de nouvelles méthodes pour améliorer le fonctionnement associé aux dispositifs quantiques ainsi que leur intégration directement dans un ordinateur personnel quantique viable.

Référence : “Near-field terahertz nanoscopy Associated with coplanar micro-ondes resonators” par Xiao Guo, Xin He, Zach Degnan, Bogdan Chemical. Donose, Karl Bertling, Arkady Fedorov, Aleksandar D. Rakić plus Peter Jacobson, le trente août 2021, Lettres de physique appliquée .
DOI : Dix. 1063/5. 0061078

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