L'ETH Zurich développe un scanner atomique pour cartographier en 3D les champs électromagnétiques des puces

fr.wedoany.com Rapport : Des chercheurs de l'ETH Zurich, dont Tobias Sagesser, ont mis au point un scanner capable de cartographier en haute précision en trois dimensions les champs électromagnétiques des puces. Cet appareil utilise un seul ion béryllium comme capteur pour mesurer la distribution des champs électriques et magnétiques à proximité de la surface de la puce, dans le but d'optimiser la conception et le choix des matériaux pour les dispositifs de précision tels que les puces quantiques.

Avec la miniaturisation des puces, en particulier le développement des technologies quantiques, le problème des interférences électromagnétiques dans les puces devient de plus en plus critique. Une puce quantique peut intégrer jusqu'à 2 millions de qubits par millimètre carré, et ces états quantiques sont extrêmement sensibles au champ électromagnétique de la puce elle-même. L'équipe de recherche souligne que pour éliminer les interférences, il faut d'abord mesurer avec précision la source et l'intensité de ces perturbations.

Les chercheurs ont conçu un capteur basé sur un piège de Penning miniaturisé. Contrairement aux pièges à ions traditionnels qui utilisent un champ électrique oscillant en radiofréquence, ce nouveau piège combine un champ électrique statique et un champ magnétique, permettant de déplacer librement un seul ion dans l'espace tridimensionnel. Après avoir refroidi un ion béryllium unique à son état fondamental à l'aide d'un faisceau laser, l'ion peut se déplacer à des hauteurs comprises entre 50 et 450 micromètres au-dessus de la puce en ajustant la tension des électrodes du piège, et balayer une zone de 200 × 200 micromètres. L'ion est perturbé par le champ électrique oscillant de la puce, et en mesurant les variations de son état d'oscillation mécanique quantique à l'aide d'impulsions laser, il est possible de déduire l'intensité du champ électrique perturbateur.

Ce scanner peut détecter un champ électrique d'une amplitude de seulement 10 nanovolts par mètre avec un intervalle de mesure d'une seconde. En comparaison, le champ électromagnétique produit par un téléphone portable est 10 000 fois plus fort, même à plusieurs kilomètres de distance. Les chercheurs indiquent que cette technologie pourrait servir d'outil de caractérisation des matériaux dans l'industrie microélectronique, en balayant différentes zones d'une puce pour identifier les matériaux à faible bruit et optimiser les procédés de fabrication des puces.