Eva Dupont-Ferrier

Affiliation: 
University College London
date: 
2016-02-17
sujet: 
Du transistor à atome unique aux dopants couplés : les dopants comme brique de base de l’information quantique
résumé: 

Les progrès de la microélectronique ont conduit à la réduction de la taille de transistors de sorte qu’il est désormais possible de connecter électriquement un unique dopant situé en leur sein et d’en contrôler la charge [1], permettant d’envisager une électronique « ultime » basée sur un transistor à atome unique. Il devient alors possible d’utiliser le spin –électronique ou  nucléaire- du dopant comme ressource supplémentaire pour coder l’information sous forme quantique. Le bit quantique (qubit) formé par ces spins possède un très long temps de cohérence et peut être manipulé et lu avec une grande fidélité [2]. 
Après un bref rappel sur l’état de l’art des spins isolés dans silicium je présenterai l’étape suivante pour l’information quantique avec dopants dans silicium en démontrant qu’il est possible de coupler deux dopants implantés dans un transistor, de contrôler leurs potentiels, leurs charges et leur couplage à l’aide des grilles électrostatiques du transistor [3]. Je montrerai qu’il est également possible d’échanger de manière quantiquement cohérente une charge entre ces deux dopants [4], ouvrant la possibilité d’opérations locales basées sur deux dopants. Pour finir j’exposerai un mécanisme permettant de coupler des dopants sur de plus longues distances via l’utilisation d’un circuit supraconducteur.

[1] M. Pierre et al, “Single donor ionization energies in a nanoscale CMOS channel”, Nat. Nanotech. 5, 133 (2010)
[2] J. Muhonen et al. “Storing quantum information for 30 seconds in a nanoelectronic device » Nat. Nanotech 9, 986 (2014).
[3] B. Roche, E. Dupont-Ferrier et al. "Detection of a Large Valley-Orbit Splitting in Silicon with Two-Donor Spectroscopy", Phys. Rev. Lett. 108, 206812 (2012). 
[4] E. Dupont-Ferrier, B. Roche et al. "Coupling and coherent electrical control of two dopants in a silicon nanowire", Phy.Rev.Lett. 110, 136802 (2013).

série: 
Institut Quantique
invité par: :