De nouveaux supraconducteurs peuvent être construits atome par atome

A quoi ressemblera l’ordinateur du futur ? Comment cela fonctionnera-t-il ? La recherche de réponses à ces questions est un moteur majeur de la recherche fondamentale en physique. Il existe plusieurs scénarios possibles, allant de la poursuite du développement de l’électronique classique à l’informatique neuromorphique et aux ordinateurs quantiques. L’élément commun à toutes ces approches est qu’elles reposent sur de nouveaux effets physiques, dont certains n’ont jusqu’à présent été prédits qu’en théorie. Les chercheurs se donnent beaucoup de mal et utilisent des équipements de pointe dans leur quête de nouveaux matériaux quantiques qui leur permettront de créer de tels effets. Mais que se passe-t-il s’il n’y a pas de matériaux appropriés qui se produisent naturellement ?

Nouvelle approche de la supraconductivité

Dans une étude récente publiée dans Physique naturelle, le groupe de recherche du professeur UZH Titus Neupert, travaillant en étroite collaboration avec des physiciens de l’Institut Max Planck de physique des microstructures à Halle (Allemagne), a présenté une solution possible. Les chercheurs ont fabriqué eux-mêmes les matériaux nécessaires, un atome à la fois. Ils se concentrent sur de nouveaux types de supraconducteurs, particulièrement intéressants car ils offrent une résistance électrique nulle à basse température. Parfois appelés “diamagnets idéaux”, les supraconducteurs sont utilisés dans de nombreux ordinateurs quantiques en raison de leurs interactions extraordinaires avec les champs magnétiques. Les physiciens théoriciens ont passé des années à rechercher et à prédire divers états supraconducteurs. “Cependant, seul un petit nombre a jusqu’à présent été démontré de manière concluante dans les matériaux”, explique le professeur Neupert.

Deux nouveaux types de supraconductivité

Dans leur collaboration passionnante, les chercheurs de l’UZH ont prédit en théorie comment les atomes devraient être disposés pour créer une nouvelle phase supraconductrice, et l’équipe en Allemagne a ensuite mené des expériences pour mettre en œuvre la topologie pertinente. À l’aide d’un microscope à effet tunnel, ils ont déplacé et déposé les atomes au bon endroit avec une précision atomique. La même méthode a également été utilisée pour mesurer les propriétés magnétiques et supraconductrices du système. En déposant des atomes de chrome à la surface du niobium supraconducteur, les chercheurs ont pu créer deux nouveaux types de supraconductivité. Des méthodes similaires avaient déjà été utilisées pour manipuler des atomes et des molécules métalliques, mais jusqu’à présent, il n’a jamais été possible de fabriquer des supraconducteurs bidimensionnels avec cette approche.

Les résultats confirment non seulement les prédictions théoriques des physiciens, mais leur donnent également des raisons de spéculer sur les autres nouveaux états de la matière qui pourraient être créés de cette manière et sur la manière dont ils pourraient être utilisés dans les ordinateurs quantiques du futur.