Quelle description d'un changement des caractéristiques du MOSFET à basse température, à prendre en compte pour concevoir des circuits cryo-CMOS qui font fonctionner l'électronique de commande des qubits vers 4 K, est correcte ?

Réponse : A. La tension de seuil augmente et la pente sous le seuil diminue (le courant s'établit plus brusquement), si bien que les modèles de transistors conçus pour la température ambiante ne peuvent pas être utilisés tels quels

À basse température, la diffusion par les vibrations du réseau (phonons) diminue : la mobilité des porteurs augmente, et le courant de fuite chute aussi fortement. Par ailleurs, la tension de seuil augmente et la pente sous le seuil diminue, mais elle sature à une valeur bien supérieure à la valeur théorique (k_B T/q) ln 10 (environ 0,8 mV/déc à 4 K). D'autres effets interviennent aussi, comme le gel des porteurs (freeze-out) et l'augmentation de la variabilité des composants : les circuits sont donc conçus avec des modèles reconstruits à partir de caractéristiques mesurées à basse température. La consommation doit aussi tenir dans la puissance frigorifique de l'étage de 4 K (environ 1 W).