Un nouveau matériau supraconducteur pourrait grandement améliorer la fiabilité de ordinateurs quantiquesdisent les scientifiques.
La résistance électrique des matériaux diminue généralement à mesure qu’ils refroidissent. Mais certains matériaux, appelés supraconducteursmaintiennent une résistance électrique décroissante progressivement jusqu’à ce qu’ils soient refroidis à leur température de coupure critique, moment auquel leur résistance devient nulle. Certains types de supraconducteurs, tels que supraconducteurs topologiquespeut être utilisé pour transmettre des données quantiques.
Dans un document de recherche publié le 23 août dans Avancées scientifiquesdes chercheurs de l’Université de Californie à Riverside ont combiné le tellure trigonal – un matériau non magnétique et un type de matériau chiral (constitué de molécules dépourvues de symétrie d’image miroir) – avec une fine couche d’or.
Ils ont observé que les états quantiques à l’interface contenaient une polarisation bien définie (l’état quantique d’une molécule subatomique). Cela pourrait permettre d’utiliser potentiellement les excitations des électrons comme bits quantiques (qubits) dans un ordinateur quantique.
La surface du film d’or est devenue supraconductrice grâce à « l’effet de proximité ». Cet effet peut se produire lorsqu’un matériau non supraconducteur est placé à proximité d’un supraconducteur, ce qui supprime la température critique du supraconducteur. Étant un matériau chiral, qui ne peut pas refléter ses propriétés moléculaires, les propriétés quantiques du tellure trigonal ne peuvent pas être superposées à son image miroir physique.
« En créant une interface très propre entre le matériau chiral et l’or, nous avons développé un supraconducteur à interface bidimensionnelle », a déclaré l’auteur principal de l’étude. Peng Weiprofesseur agrégé de physique et d’astronomie à l’Université de Californie à Riverside, dans un déclaration. « Le supraconducteur d’interface est unique car il vit dans un environnement où l’énergie de spin est six fois supérieure à celle des supraconducteurs conventionnels. »
Le supraconducteur d’interface a subi une transition sous un champ magnétique et est devenu plus robuste, ont indiqué les scientifiques dans l’article. Cela suggère qu’il s’est transformé en un « supraconducteur triple ». — un type de supraconducteur plus résistant aux champs magnétiques que les supraconducteurs conventionnels.
Ils ont mené la recherche en collaboration avec le National Institute of Standards and Technology. Dans des travaux antérieurs, ils ont démontré que de minces films d’or et de niobium supprimaient naturellement la décohérence, c’est-à-dire la perte de propriétés quantiques due aux interférences environnementales externes.
Compte tenu de ses qualités quantiques robustes et de sa capacité à supprimer la décohérence, ce nouveau matériau supraconducteur promet d’être idéal pour une utilisation dans les ordinateurs quantiques, ont déclaré les scientifiques. Minimiser la décohérence au sein du système constitue un défi majeur, qui nécessite des mesures extrêmes pour isoler l’ordinateur quantique des influences externes, telles que les changements de température ou les interférences électromagnétiques, ainsi que l’utilisation d’algorithmes de correction d’erreurs pour garantir la précision des calculs.
Le matériau supraconducteur était d’un ordre de grandeur plus fin que ceux utilisés dans les ordinateurs quantiques actuels, ce qui pourrait s’avérer utile pour produire des composants de résonateurs micro-ondes à faibles pertes à l’avenir. Les résonateurs micro-ondes, qui constituent un élément essentiel des ordinateurs quantiques, stockent et contrôlent les électrons aux fréquences micro-ondes.
Des résonateurs micro-ondes de haute qualité et à faibles pertes sont nécessaires pour permettre des ordinateurs quantiques plus fiables, et les scientifiques ont déclaré que ce nouveau matériau supraconducteur est un candidat prometteur.
Malheureusement, les auteurs de l’article n’ont fait aucune référence à la température de coupure critique du matériau. S’ils parvenaient à éviter la décohérence à des températures plus élevées, cela pourrait constituer une avancée révolutionnaire dans la recherche en informatique quantique. Les propriétés matérielles démontrées par les chercheurs encouragent cependant la construction des composants nécessaires à la suppression de la décohérence. Mais le degré de praticité de ce matériau nécessite une étude plus approfondie.
