Les qubits de trous en silicium ou en germanium figurent parmi les candidats prometteurs pour un futur processeur quantique à grande échelle. Ils offrent des performances élevées, tout en étant compatibles avec les technologies de la microélectronique. Leur fort couplage spin-orbite permet un contrôle électrique rapide, au prix d’une sensibilité accrue au bruit de charge qui dégrade leur cohérence.
Nous avons démontré que l'alignement du champ magnétique externe joue un rôle crucial dans les performances des qubits de spin de trou. Notre expérience a montré que la susceptibilité du qubit au bruit de charge de son environnement varie significativement en fonction de l’orientation du champ et que, notamment, ils existent des régions où le qubit est essentiellement découplé du bruit. L’efficacité du contrôle, quant à elle, varie aussi avec la direction du champ, la bonne nouvelle étant qu’elle atteint son maximum là où le qubit est moins sensible au bruit et donc plus cohérent (cf. Figure). Ces points de fonctionnement ne sont pas fixes : ils peuvent être ajustés en variant le voltage des grilles pour contrôler le confinement du trou. Nous avons démontré qu’un tel réglage électrique permet d’aligner plusieurs qubits sur une même orientation optimale du champ magnétique et que, par conséquent, les fidélités d’opération de plusieurs qubits peuvent être simultanément maximisées. Ces résultats sont étayés par des modèles théoriques qui démontrent l’existence générale de tels point de fonctionnement où contrôle et résilience au bruit sont simultanément optimisés.
Figure : Régions optimales d’opération. La carte montre l’efficacité de contrôle électrique en fonction des angles polaire et azimutale du champ magnétique. Les régions d’efficacité maximale (bleu foncé) se trouvent sur les lignes où le qubit est insensible au bruit de charge (lignes pointillées), ce qui démontre expérimentalement l’existence de conditions d’opération optimales.
Cette preuve de concept ouvre la voie à des architectures multi-qubits de trou plus robustes et plus faciles à mettre à l’échelle. En principe, sa valeur conceptuelle pourrait s’étendre à d’autres matériaux confinant des trous telles que les hétérostructures de Ge/SiGe.
Tutelles des Unités Mixtes de Recherche
Pheliqs : CEA, UGA, et Grenoble INP-UGA
MEM : CEA et UGA
Financements
- PEPR Presquile
- projets européens : QuCube, QLSI et QLSI2
- LaBEx LANEF