Confirmation d’une caractéristique cruciale d’un nouveau matériau supraconducteur

Des chercheurs du laboratoire Macroscopic Quantum Matter Group de l’University College Cork (UCC) ont découvert un état supraconducteur à modulation spatiale dans un nouveau et inhabituel supraconducteur Uranium Ditelluride (UTe₂). Ce nouveau supraconducteur pourrait apporter une solution à l’un des plus grands défis de l’informatique quantique.

Leur découverte a été publiée dans la revue Nature.

L’auteur principal Joe Carroll, chercheur au doctorat travaillant avec le professeur UCC de physique quantique Séamus Davis, explique le sujet de l’article.

“Les supraconducteurs sont des matériaux étonnants qui ont de nombreuses propriétés étranges et inhabituelles. Le plus célèbre, c’est qu’ils permettent à l’électricité de circuler sans résistance. Autrement dit, si vous faites passer un courant à travers eux, ils ne commencent pas à chauffer, en fait, ils ne chauffent pas.” dissiper toute énergie malgré le transport d’un courant énorme. Ils peuvent le faire parce qu’au lieu d’électrons individuels se déplaçant à travers le métal, nous avons des paires d’électrons qui se lient ensemble. Ces paires d’électrons forment ensemble un fluide mécanique quantique macroscopique.

“Ce que notre équipe a découvert, c’est que certaines des paires d’électrons forment une nouvelle structure cristalline intégrée dans ce fluide de fond. Ces types d’états ont été découverts pour la première fois par notre groupe en 2016 et sont maintenant appelés ondes de densité de paires d’électrons. Ces ondes de densité de paires sont une nouvelle forme de matière supraconductrice dont nous sommes encore en train de découvrir les propriétés.”

“Ce qui est particulièrement excitant pour nous et la communauté au sens large, c’est que l’UTe₂ semble être un nouveau type de supraconducteur. Les physiciens recherchent un tel matériau depuis près de 40 ans. Les paires d’électrons semblent avoir un moment cinétique intrinsèque. Si cela est vrai, alors ce que nous avons détecté est la première onde de densité de paires composée de ces paires exotiques d’électrons.”

Interrogé sur les implications pratiques de ce travail, M. Carroll a expliqué :

“Il y a des indications que l’UTe₂ est un type spécial de supraconducteur qui pourrait avoir d’énormes conséquences pour l’informatique quantique.”

“Les ordinateurs classiques classiques utilisent des bits pour stocker et manipuler des informations. Les ordinateurs quantiques s’appuient sur des bits quantiques ou des qubits pour faire de même. Le problème auquel sont confrontés les ordinateurs quantiques existants est que chaque qubit doit être dans une superposition avec deux énergies différentes – tout comme Le chat de Schrödinger pourrait être appelé à la fois “mort” et “vivant”. Cet état quantique est très facilement détruit en s’effondrant dans l’état d’énergie le plus bas – “mort” – coupant ainsi tout calcul utile.

“Cela impose d’énormes limites à l’application des ordinateurs quantiques. Cependant, depuis sa découverte il y a cinq ans, de nombreuses recherches ont été menées sur l’UTe.₂ avec des preuves indiquant qu’il s’agit d’un supraconducteur qui peut être utilisé comme base pour l’informatique quantique topologique. Dans de tels matériaux, il n’y a pas de limite à la durée de vie du qubit pendant le calcul, ouvrant de nombreuses nouvelles voies pour des ordinateurs quantiques plus stables et plus utiles. En fait, Microsoft a déjà investi des milliards de dollars dans l’informatique quantique topologique, c’est donc déjà une science théorique bien établie”, a-t-il déclaré.

“Ce que la communauté recherche, c’est un supraconducteur topologique pertinent ; UTe₂ semble être cela.”

“Ce que nous avons découvert fournit alors une autre pièce au puzzle de l’UTe₂. Pour réaliser des applications utilisant des matériaux comme celui-ci, nous devons comprendre leurs propriétés supraconductrices fondamentales. Toute la science moderne avance pas à pas. Nous sommes ravis d’avoir contribué à la compréhension d’un matériau qui pourrait nous rapprocher d’ordinateurs quantiques beaucoup plus pratiques.”

Félicitant l’équipe de recherche du laboratoire Macroscopic Quantum Matter Group de l’University College Cork, le professeur John F. Cryan, vice-président de la recherche et de l’innovation, a déclaré :

“Cette découverte importante aura des conséquences importantes pour l’avenir de l’informatique quantique. Dans les semaines à venir, l’Université lancera UCC Futures — Future Quantum and Photonics et la recherche dirigée par le professeur Seamus Davis et le Macroscopic Quantum Matter Group, avec l’utilisation de l’un des microscopes les plus puissants au monde, jouera un rôle crucial dans cette initiative passionnante.”