La solution d’accélérateur quantique à base de qubits semi-conducteurs utilisant les deux états de spin de la charge, est considérée comme l’une des voies les plus prometteuses pour développer des accélérateurs utilisant des qubits à grande échelle, et profiter des promesses d’accélération exponentielle des algorithmes quantiques. Cette technologie permets d’exploiter les infrastructures de production de la microélectronique, bénéficiant de son niveau de maturité et d’industrialisation.

Différentes voies sont actuellement à l’étude pour réaliser le confinement des électrons dans des couches de Germanium ou de Silicium, nécessaire pour obtenir l’élément de base pour réaliser le qubit.

Dans cette approche, l’augmentation du temps de cohérence est l’un des facteurs clefs pour utiliser les codes correcteurs d’erreur, et permettre de réaliser des processeurs comportant un nombre significatif de qubits logiques. Dans les configurations optimisées, les temps de cohérence seront principalement limités par le couplage du spin de la charge avec le spin nucléaire. Il est donc fondamental d’utiliser des substrats dont la couche comportant les charges est enrichie en isotope sans spin nucléaire, avec un niveau de pureté isotopique supérieur à 99.99%. Un objectif du programme ASIS est de garantir une filière souveraine pour l’approvisionnement en SiH₄ enrichi en ²⁸Si, isotope principale sans spin nucléaire, et GeH₄ appauvri en ⁷³Ge, le seule isotope avec spin nucléaire non nul.

L’³He est indispensable pour atteindre des températures de l’ordre de quelque mK, condition de fonctionnement de plusieurs composants quantiques critiques. Les cryostats à dilution ³He/⁴He sont la seule technologie disponible pour des applications à des températures inférieures au Kelvin (typiquement 10 à 100 mK) présentant des contraintes sévères de puissance (jusqu’à 1 mW à 100 mK) et de sensibilité au champ magnétique.

L’³He est rare sur Terre. A’ l’état naturel il ne constitue qu’une infime part de l’hélium qui est majoritairement de l’⁴He. L’³He disponible industriellement est produit par des réactions nucléaires, comme en particulier lors de la décroissance radioactive du tritium. Un objectif du programme ASIS est de garantir un approvisionnement stratégique en ³He, ainsi que développer des solutions de cryogénie innovantes, capables de s’affranchir de l’³He ou d’en réduire drastiquement son utilisation.