Des superinducteurs en silicium fabriqués sur des lignes de fonderie standard
Des chercheurs produisent des éléments supraconducteurs à forte inductance dans des puces en silicium commerciales à l'aide de nitrure de titane.
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Des ingénieurs ont fabriqué un superinducteur non linéaire directement à l'intérieur d'un circuit intégré en silicium, à l'aide d'une chaîne de fabrication standard. Cette innovation matérielle combine le traitement du silicium commercial et des matériaux supraconducteurs pour créer des circuits à haute impédance destinés au matériel quantique.
Des puces en silicium standard acquièrent des propriétés supraconductrices
Les superinducteurs sont des composants électriques spécialisés conçus pour générer des niveaux extrêmes d'inductance, bien au-delà des limites des bobines de fil classiques. Dans une étude publiée dans Nature Electronics, une équipe dirigée par Thomas H. Swift a démontré une innovation technologique majeure : ces dispositifs peuvent être fabriqués directement sur des wafers de silicium, comme le rapporte Phys.org.
La collaboration réunissait des scientifiques du groupe de recherche Quantum Hardware de nanoGUNE, de la start-up Quantum Motion, du London Center for Nanotechnology, d'Imperial College London et de l'University of Cambridge. Plutôt que de dépendre de lignes de fabrication sur mesure en laboratoire, le groupe a produit les composants via un procédé commercial complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS).
Le nitrure de titane offre une forte inductance cinétique
Pour construire une inductance à haute impédance et à faibles échelles d'énergie inductive dans un encombrement réduit, les chercheurs ont utilisé du nitrure de titane. Ce composé possède une forte inductance cinétique, une propriété qui permet à un conducteur de stocker de l'énergie dans le mouvement des porteurs de charge plutôt que purement dans un champ magnétique.
Selon Phys.org, cette caractéristique physique permet à l'équipe de réduire les dimensions physiques des composants tout en préservant leur comportement supraconducteur. L'élément de circuit non linéaire obtenu peut fonctionner comme un transistor à un seul électron radiofréquence compact, une architecture de capteur couramment utilisée pour mesurer les qubits de spin dans les semi-conducteurs des systèmes d'informatique quantique.
Cryoélectronique et lecture de spin sous l'échelle de la microseconde
Intégrer des superinducteurs directement dans des puces en silicium commerciales simplifie le câblage et les interfaces physiques habituellement nécessaires entre le matériel de contrôle à température ambiante et les processeurs quantiques froids. Les chercheurs prévoient d'associer le résonateur à des transistors multi-grilles afin de tester la lecture de spin à des vitesses bien inférieures à l'échelle de la microseconde, comme le rapporte Phys.org.
Au-delà de la mesure des qubits, l'invention pourrait fournir des composants pour la cryoélectronique à faible consommation, le matériel de simulation quantique et les instruments utilisés dans la recherche spatiale et la radioastronomie.
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