Qu'est-ce que Qubit de spin ?

Réponse : C. Chaque qubit est petit, de quelques dizaines à une centaine de nm, et l'on pourrait en intégrer un grand nombre en s'appuyant sur la technologie de fabrication CMOS et sur les équipements pour plaquettes de 300 mm

Un qubit de spin en silicium confine des électrons uniques dans des boîtes quantiques formées dans le silicium par les tensions appliquées à des électrodes de grille, et utilise l'orientation du spin de chaque électron comme qubit. Chaque qubit mesure de quelques dizaines à une centaine de nm, bien moins qu'un qubit supraconducteur d'environ plusieurs centaines de µm, et l'on s'attend à pouvoir appliquer la gravure fine des usines de semi-conducteurs, la fabrication sur plaquettes de 300 mm et la caractérisation à l'échelle de la plaquette. Un fonctionnement à des températures relativement élevées, vers 1 K, a aussi été rapporté, ce qui pourrait faciliter le placement des circuits de commande à proximité. En revanche, la dispersion entre boîtes quantiques et le câblage d'un grand nombre de qubits très rapprochés sont des défis.

Réponse : B. Le ²⁹Si, qui représente environ 4,7 % du silicium naturel, possède un spin nucléaire, et les fluctuations de son champ magnétique perturbent la phase du spin de l'électron

Le silicium naturel contient environ 92 % de ²⁸Si, environ 4,7 % de ²⁹Si et environ 3,1 % de ³⁰Si, et seul le ²⁹Si possède un spin nucléaire. Les spins nucléaires se comportent comme de minuscules aimants, et quand leurs orientations changent au hasard, le champ magnétique ressenti par le spin de l'électron fluctue, ce qui perturbe sa phase et raccourcit T2. L'utilisation de silicium isotopiquement purifié, dont la teneur en ²⁹Si est réduite à environ 0,1 % ou moins, allonge fortement le temps de cohérence.