Nouveau Qubit Andreev: un pas de géant pour l'ordinateur quantique

Publié par Adrien le 26/05/2023 à 08:00
Source: Nature Physics
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Des chercheurs des laboratoires QuTech ont créé un nouveau type de "qubit Andreev", plus fiable et stable que ses prédécesseurs. Cette avancée, fruit d'un savant mélange de techniques existantes, pourrait bien apporter une solution au défi de l'ordinateur quantique.


Un chercheur doctorant tient une carte à circuit imprimé avec deux connecteurs et des pinces tenant la puce quantique.
Crédit: QuTech

L'informatique classique, celle de nos ordinateurs et smartphones, repose sur des bits, créés avec des technologies bien établies et fiables. En revanche, le qubit parfait, clé de l'informatique quantique, reste à inventer. Plusieurs types de qubits existent déjà, chacun avec ses forces et ses faiblesses, certains étant plus stables, d'autres ayant une fidélité plus élevée ou étant plus faciles à produire en masse.

L'équipe de QuTech, une collaboration entre l'Université de Technologie de Delft (Pays-Bas) et TNO, a travaillé avec des collaborateurs internationaux pour créer ce nouveau qubit Andreev. Ils ont combiné les avantages de deux types de qubits, les qubits de spin dans les semi-conducteurs et les qubits transmon dans les circuits supraconducteurs.

Marta Pita-Vidal, co-auteure principale, explique: "Les qubits de spin sont petits et compatibles avec la technologie industrielle actuelle, mais ils ont du mal à interagir sur de longues distances. À l'inverse, les qubits transmon peuvent être contrôlés et lus efficacement sur de longues distances, mais ils ont une limite de vitesse pour les opérations et sont relativement grands."

Dans leur expérience, ils ont réussi à manipuler directement le spin du qubit avec un signal micro-ondes et à atteindre des "fréquences Rabi" très élevées, une mesure de la vitesse à laquelle ils peuvent contrôler le qubit. Ensuite, ils ont intégré ce "qubit de spin Andreev" dans un qubit transmon supraconducteur, permettant une mesure rapide de l'état du qubit.

L'équipe a également étudié le temps de cohérence du qubit Andreev, qui mesure sa durée de vie. Ils ont constaté que sa "longévité" est affectée par le champ magnétique des matériaux environnants. Enfin, ils ont démontré une interaction contrôlée entre un qubit de spin et un qubit supraconducteur, laissant présager que le qubit Andreev pourrait devenir un élément clé pour interconnecter les processeurs quantiques basés sur des technologies de qubits radicalement différentes.

Toutefois, il reste encore des défis à relever. Le temps de cohérence actuel du qubit Andreev n'est pas optimal et devrait pouvoir être amélioré en utilisant un autre matériau. De plus, le qubit doit encore démontrer des opérations multi-qubits, nécessaires pour les ordinateurs quantiques universels. Cependant, Christian Andersen, l'investigateur principal, reste optimiste. Il affirme que la capacité à produire ces qubits en grande quantité est comparable à celle des qubits semi-conducteurs, ce qui suscite l'espoir que nous approchons du moment où la création des algorithmes quantiques deviendra le facteur limitant et non plus le matériel quantique.

Une chose est certaine, la quête du qubit parfait continue, et cette innovation majeure de l'équipe de QuTech pourrait bien représenter une avancée décisive dans cette quête.
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