Ces transistors pourraient représenter des composants clés des futurs processeurs quantiques. Dans cette perspective, des chercheurs du CEA-Irig ont franchi une nouvelle étape : par une série de trois publications récentes et autant de thèses, ils ont mis au point les procédés de fabrication de transistors supraconducteurs, étudié en détails les propriétés du courant non-dissipatif induit par effet de champ dans le canal du transistor en germanium et fabriqué leur tout premier qubit supraconducteur.
Les couches étudiées, épaisses de seulement quelques dizaines de nanomètres et enterrées dans un substrat de SiGe (alliage de silicium et de germanium), sont réalisées en plusieurs étapes. L'empilement de couches minces est d'abord effectué sur des wafers (disques) de 200 mm de diamètre dans la salle blanche du CEA-Léti. Ces couches sont ensuite mises en forme au sein de la Plateforme Technologique Amont (PTA) du CEA-Irig pour fabriquer des dispositifs quantiques.
Ces transistors supraconducteurs intègrent un canal en germanium – un matériau semi-conducteur – long de quelques centaines de nanomètres, et relié à deux autres zones supraconductrices en aluminium (la source et le drain). Une couche métallique placée au-dessus du canal assure le contrôle du passage du courant , comme dans les transistors classiques en silicium (pour les ordinateurs ou les téléphones portables).
Le fonctionnement du dispositif repose sur les propriétés du germanium à très basse température (T < 1K), lorsque les parties source et drain en aluminium deviennent supraconductrices. Grâce à un contact électrique très pur entre l'aluminium et le germanium, des effets quantiques permettent au canal lui-même de devenir supraconducteur : le courant y circule alors sans résistance, et donc sans perte d'énergie.
Les chercheurs ont ainsi conçu un transistor « parfait » qui, dans son état OFF (tension de grille positive), ne conduit pas, et qui, dans son état ON (tension de grille négative), conduit sans résistance. Ce transistor ne génère ainsi aucune dissipation thermique d'origine électrique (pas d'effet Joule).
L'objectif principal de leurs travaux est d'approfondir leur compréhension des propriétés de ce courant non dissipatif (supercourant) et de créer leur premier circuit quantique basé sur ce type de transistor.