Un chercheur d'or ne lave pas chaque poignée de sable à la main. Il commence par passer la roche au tamis grossier, en écartant les galets vides, et ce n'est qu'ensuite qu'il lave soigneusement le concentré restant. On peut chercher à peu près de la même façon les défauts utiles dans le carbure de silicium, un cristal dur qui équipe déjà l'électronique de puissance et pourrait, à l'avenir, devenir la base d'ordinateurs quantiques.
Un défaut, c'est une rupture ponctuelle du réseau cristallin : soit une place vide, là où il manque un atome, soit un atome étranger venu prendre la place d'un autre. Ces défauts gênent parfois le fonctionnement d'un composant, et parfois, au contraire, se transforment en qubits, des cellules de mémoire quantique capables de stocker et de traiter l'information. Le problème, c'est que les variantes de défauts se comptent par milliers, et que le calcul précis de chacune sur un superordinateur prend des heures ou des jours. Il faut un tamis.
Les chercheurs ont entraîné trois types de modèles : une simple régression linéaire, une régression à noyau et un réseau de neurones. Il est apparu que même le modèle le plus simple s'en sort bien, à condition de décrire correctement le défaut. C'est la description par les numéros atomiques, les distances, la charge et le spin qui fonctionnait le mieux, sans calculs complexes de structure électronique. Pour les lacunes et les substitutions, l'erreur s'est élevée à 0,437 eV, et pour les interstitiels (des atomes en trop, coincés entre les nœuds), à 1,101 eV, ce qui est moins bon, mais reste utile pour un tri grossier.
On pensait auparavant qu'on ne pouvait pas se passer d'un calcul complet de la structure du défaut : il fallait « relaxer » le cristal, c'est-à-dire laisser les atomes prendre de nouvelles positions autour du défaut, ce qui coûte cher. Il est désormais clair que même sans relaxation, on peut obtenir des estimations raisonnables. Cette approche abaisse le seuil d'entrée : plus besoin d'une immense grappe de calcul, un ordinateur ordinaire muni d'un modèle entraîné suffit.
Le tamis ne remplace pas le lavage, mais il économise des forces. Le chercheur d'or vérifie toujours soigneusement ce qui reste après le tamisage. De la même manière, les calculs quantiques précis gardent le dernier mot, mais ils ne sont plus réservés qu'aux candidats prometteurs, et non à des milliers de variantes prises au hasard. Et qui sait, la prochaine pépite quantique a peut-être déjà passé ce tamis.
Il existe plus de 200 polytypes de 4H-SiC, mais c'est précisément le 4H qui est utilisé dans la plupart des dispositifs commerciaux. Les défauts ponctuels qu'il contient peuvent émettre des photons uniques, ce qui en fait des candidats pour la cryptographie quantique.