Implémentation d’une plateforme de caractérisation rapide pour les qubits de spin

Le domaine de l'informatique quantique a connu un essor important au cours des dernières années. Parmi les différentes architectures, les qubits de spin sont prometteurs grâce à leur long temps de cohérence et leur compatibilité avec les méthodes de fabrication industrielle. Par contre, plusieurs défis restent à relever afin de mettre à l'échelle cette technologie. Par exemple, la variabilité dans la fabrication complique l'initialisation des qubits, qui est déjà longue et complexe, et la taille nanométrique des qubits engendre de la diaphonie entre eux. Ces défis ne font que s'empirer lorsque le nombre de qubits dans le processeur augmente. Parmi les étapes d'initialisation qui doivent être accélérées, l'initialisation des boites quantiques dans le régime à un électron est une étape importante. Cette thèse porte donc sur différentes méthodes servant à faciliter spécifiquement cette étape d'initialisation. Un des principaux goulots d'étranglement est l'acquisition de diagrammes de stabilité : la mesure servant à identifier le nombre d'électrons contenu dans chaque boite quantique. Une plateforme de caractérisation rapide a donc été développée afin d'utiliser la faible latence des FPGA pour mesurer plus rapidement les diagrammes de stabilité. La plateforme utilise le « Quantum Engineering Toolkit » de Keysight où la séquence de mesure des diagrammes de stabilité a été programmée dans les FPGA des appareils de contrôle. À cette plateforme, un module de grilles virtuelles a été ajouté afin de pouvoir retirer le couplage capacitif entre les grilles électrostatiques des boites quantiques et ainsi faciliter leur initialisation et leur contrôle. Il est donc possible de faire des mesures rapides de diagrammes de stabilité avec grilles virtuelles simultanément. De plus, un module d'émulateur de boite quantique a également été développé afin de tester certaines routines de mesure et d'initialisation automatique sans avoir besoin d'un dispositif fonctionnel installé dans un cryostat. Finalement, la plateforme de caractérisation rapide a été utilisée pour accélérer un algorithme d'initialisation automatique. L'impact des mesures rapides sur la performance de l'algorithme a été évalué et a permis d'identifier les goulots d'étranglement. Le développement de tous ces outils représente une avancée importante pour la mise à l'échelle des processeurs quantiques basés sur les qubits de spin.