Un piège minuscule pour charges isolées, le point quantique, sait retenir un seul trou. Mais il suffit que la charge tremble à l'interface du matériau pour que le trou se mette à vaciller dans son piège. Les ingénieurs ont trouvé comment apaiser cette charge frémissante : remplacer l'escalier raide par un doux plan incliné.

Dans un mille-feuille de silicium et de germanium, la frontière entre les couches est d'ordinaire abrupte. La charge, qui devrait rester bien au fond, s'accumule le long de cette frontière, comme la poussière sur une marche. Chaque grain de poussière posé sur la marche modifie le champ électrique, et le point quantique le ressent comme un bruit.

Les chercheurs ont fait croître une barrière dont la composition change peu à peu : sur 25 nanomètres, la proportion de germanium diminue en douceur. Pour les trous, c'est un plan incliné au lieu d'un escalier : plus de marche brutale où la charge pourrait se coincer. Les mesures de Hall ont montré que la plage de tension de grille stable s'élargissait d'un facteur 2.75 par rapport à une structure classique.

Dans les points quantiques fabriqués à partir d'un tel matériau, le bruit de charge à la fréquence de 1 Hz atteint 0.46 µeV/√Hz. C'est la valeur la plus basse jamais relevée parmi les puits quantiques de germanium sur substrats de silicium. La transition entre les états à zéro et à un trou n'a pas dérivé pendant 100 minutes, alors que d'ordinaire ces transitions s'évanouissent en quelques minutes.

Le plan incliné fonctionne parce que la variation progressive de la composition abaisse le bord d'énergie de la bande de valence. Le trou n'a plus besoin de franchir une barrière, et la charge n'a nulle part où s'accumuler. Ce n'est pas une simple méthode de plus pour nettoyer la surface : c'est une solution d'ingénierie qui interdit énergétiquement l'accumulation de charge.

La même idée peut désormais être transposée aux substrats de germanium, où le désaccord de réseau est plus faible. Si le plan incliné devient encore plus lisse, les points quantiques pourront conserver l'information quantique plus longtemps. La charge frémissante s'apaise, et le point quantique cesse de vaciller.