Skip to main content

14 Mai, 2024

Les puces de silicium ultrapures ouvrent la voie aux ordinateurs de la prochaine génération

Les puces de silicium ultrapures ouvrent la voie aux ordinateurs de la prochaine génération

Une nouvelle méthode de fabrication de silicium ultrapur pourrait ouvrir la voie aux ordinateurs quantiques.

Le silicium est si important pour l’électronique et l’informatique qu’il est devenu synonyme de technologie – une vallée porte même son nom – mais il a toujours des défauts. Aujourd’hui, des scientifiques ont trouvé un moyen de fabriquer des puces de silicium ultrapures qui pourraient ouvrir la voie à des ordinateurs quantiques plus stables.

Le silicium est privilégié dans l’électronique pour plusieurs raisons. Tout d’abord, c’est un semi-conducteur, ce qui signifie qu’il peut conduire l’électricité à différents niveaux dans différentes conditions. Mieux encore, en tant que deuxième élément le plus abondant de la croûte terrestre, il n’est pas difficile de s’en procurer.

Cela a bien fonctionné pendant des décennies, alimentant l’incroyable expansion des ordinateurs, mais pour les systèmes plus avancés, la pureté du silicium devient un facteur limitant. Mais les bits quantiques (qubits) qui traitent et stockent les informations peuvent perdre leur « cohérence » à la moindre interférence, comme une minuscule fluctuation de température – ou une impureté de silicium.

« Le problème est que si le silicium naturel est principalement constitué de l’isotope désirable silicium-28, il y a aussi environ 4,5 % de silicium-29 », explique le professeur David Jamieson, co-superviseur du projet. « Le silicium-29 possède un neutron supplémentaire dans le noyau de chaque atome, qui agit comme un minuscule aimant malveillant, détruisant la cohérence quantique et créant des erreurs de calcul ».

Pour cette nouvelle étude, des chercheurs de l’université de Melbourne en Australie et de l’université de Manchester au Royaume-Uni, ont donc mis au point un moyen de fabriquer du silicium beaucoup plus pur. L’équipe a utilisé une machine appelée implanteur ionique pour envoyer un faisceau de silicium 28 sur une puce informatique, ce qui a permis de remplacer progressivement les impuretés de silicium 29 dans la puce par le silicium 28, plus désirable. Au final, la teneur en silicium-29 a été réduite de 4,5 % à seulement 0,0002 %, soit deux parties par million.

« La bonne nouvelle, c’est que pour purifier le silicium à ce niveau, nous pouvons désormais utiliser une machine standard – un implanteur ionique – que l’on trouve dans n’importe quel laboratoire de fabrication de semi-conducteurs, réglée selon une configuration spécifique que nous avons conçue », a déclaré le professeur Jamieson.

Plus un ordinateur quantique possède de qubits, plus il est puissant, mais aussi plus il est vulnérable aux erreurs. Ces nouvelles puces de silicium ultrapures devraient permettre aux ordinateurs quantiques dotés de nombreux qubits de rester stables plus longtemps, et l’équipe indique que la prochaine étape consistera à les tester.

https://www.nature.com/articles/s43246-024-00498-0

https://www.unimelb.edu.au/newsroom/news/2024/may/new-super-pure-silicon-chip-opens-path-to-powerful-quantum-computers