Un nouveau filtre à base de nanotubes de carbone pour des applications de calcul quantique
Mercredi, Décembre 4, 2019
Un article récemment publié présente un nouveau type de ligne de transmission avec pertes, fait de nanotubes de carbone à parois multiples, qui augmente la durée de cohérence tout en prenant moins de place.
Un article récemment publié présente un filtre compact et à haut rendement, à base de nanotubes de carbone (CNT), pour ligne de transmission avec pertes, qui augmente avec succès la durée de cohérence d’un qubit supraconducteur.
Les circuits quantiques supraconducteurs sont sensibles aux interférences électromagnétiques et au rayonnement thermique. Ces interactions avec le milieu entraînent un phénomène indésirable de décohérence quantique.
Les filtres disponibles dans le commerce, tels que les filtres à éléments localisés et les filtres à guide d’onde, perdent leur efficacité ou cessent tout simplement de fonctionner au-delà de certaines fréquences. Les filtres pour ligne de transmission avec pertes peuvent atténuer avec succès les hautes fréquences, mais ils prennent beaucoup de place. Avec la complexité croissante des circuits quantiques, il devient difficile d’entasser et de refroidir des centaines ou des milliers de tels filtres.
Un article récemment publié présente un nouveau type de ligne de transmission avec pertes, fait de nanotubes de carbone à parois multiples, qui augmente la durée de cohérence tout en prenant moins de place. Les propriétés physiques particulières des nanotubes de carbone — absorption optique élevée, conductivité thermique excellente, rapport de forme élevé — en font un matériau idéal pour fabriquer des filtres destinés à des circuits de calcul quantique supraconducteurs.
Les auteurs ont mélangé une solution de nanotubes de carbone et de la poudre d’acier inoxydable pour atteindre le degré voulu d’atténuation. Une fois le mélange séché sous vide, un boîtier en cuivre contenant une ligne de transmission de micro-ondes a été remplie avec la poudre avant d’être scellée.
Pour tester le rendement du filtre dans un système de calcul quantique, les auteurs se sont servis du filtre pour caractériser les durées de cohérence d’un qubit supraconducteur. Un commutateur à micro-ondes a permis d’alterner entre une mesure à l’aide d’un filtre à base de nanotubes de carbone et un filtre sans nanotube. Le filtre à base de nanotubes a amélioré le temps de relaxation de l’énergie de plus de 61 % et le temps de déphasage pur de 291 %.
Les auteurs espèrent que leur filtre à base de nanotubes de carbone deviendra la nouvelle norme pour les applications de calcul quantique et améliorera la qualité des expériences connexes.
Source : Wilson, Christopher M., Mehran Vahdani Moghaddam, Chung Wai Sandbo Chang, Ibrahim Nsanzineza et A.M. Vadiraj. « Carbon nanotube-based lossy transmission line filter for superconducting qubit measurements » (Filtre à base de nanotubes de carbone pour ligne de transmission avec pertes, utilisé pour mesurer des qubits supraconducteurs), Applied Physics Letters, 2019.
Rédigé par Meeri Kim, le présent article a d’abord été publié en anglais par AIP Publishing.