Percée IBM : transport balistique d'électrons dans des jonctions croisées de nanofils InAs

Publié aujourd'hui dans la revue à comité de lecture Nano Letters, des scientifiques d'IBM ont réussi à guider un électron à travers un nanofil semi-conducteur InAs III‑V intégré sur silicium, atteignant un transport balistique pour la première fois. Cette étape pose les bases pour les dispositifs à fils quantiques de prochaine génération qui pourraient être incorporés dans de futurs systèmes informatiques haute performance.

Le Dr Johannes Gooth, auteur principal et scientifique IBM, explique la signification de ce travail dans une Q&A détaillée.

Q : Le titre de l'article est « Ballistic one‑dimensional InAs nanowire cross‑junction interconnects. » Quels défis ce transport balistique nanoscopique présente-t-il ?

JG : C'est comparable à tirer un missile, mais à l'échelle atomique. Les électrons voyagent d'un contact à l'opposé sans diffusion, préservant leur état quantique complet — énergie, momentum et spin. Le défi est de fabriquer des nanofils géométriquement précis et exempts de diffuseurs internes. Le processus d'épitaxie sélective assistée par template (TASE) développé à IBM Zürich fournit ce niveau de contrôle pour la première fois.

Q : Comment cette recherche se compare-t-elle aux autres technologies quantiques ?

JG : Contrairement aux plateformes optiques ou supraconductrices, notre technique est évolutive et pleinement compatible avec les processus CMOS standards, la rendant attractive pour un déploiement industriel.

Q : Quel rôle le transport quantique joue-t-il dans la construction d'un ordinateur quantique universel ?

JG : Les connexions balistiques étendent considérablement l'espace d'états computationnels comparé aux systèmes classiquement connectés. Coupler nos nanofils avec des supraconducteurs permet un calcul quantique topologiquement protégé, tolérant aux fautes — un avantage essentiel pour un ordinateur quantique universel.

Q : Cela peut-il être fabriqué avec les processus existants, et quelles sont les prochaines étapes ?

JG : Oui, nos dispositifs s'intègrent parfaitement dans les flux de travail CMOS existants. La prochaine phase implique la fonctionnalisation des jonctions croisées — ajout d'hybrides supraconducteurs pour le tressage de Majorana et points quantiques — pour construire des circuits quantiques pleinement opérationnels.

Ballistic one‑dimensional InAs nanowire cross‑junction interconnects, Johannes Gooth, Mattias Borg, Heinz Schmid, Vanessa Schaller, Stephan Wirths, Kirsten E Moselund, Mathieu Luisier, Siegfried Karg, and Heike Riel, Nano Letters, DOI : 10.1021/acs.nanolett.7b00400, Date de publication (Web) : 23 mars 2017