Des scientifiques font une percée dans la recherche sur les matériaux quantiques

“Les matériaux que nous avons fabriqués sont des substances qui présentent des propriétés électriques ou quantiques uniques en raison de leurs formes ou structures atomiques spécifiques”, a déclaré Luis A. Jauregui, professeur de physique et d'astronomie à l'UCI et auteur principal du nouvel article. “Imaginez si nous pouvions transformer le verre, généralement considéré comme un matériau isolant, et le convertir en conducteurs efficaces semblables au cuivre. C'est ce que nous avons fait.”

Les ordinateurs conventionnels utilisent le silicium comme conducteur, mais le silicium a des limites. Les ordinateurs quantiques pourraient aider à contourner ces limites, et des méthodes telles que celles décrites dans la nouvelle étude aideront les ordinateurs quantiques à devenir une réalité quotidienne.

“Cette expérience est basée sur les capacités uniques dont nous disposons à l'UCI pour développer des matériaux quantiques de haute qualité. Comment pouvons-nous transformer ces matériaux médiocres conducteurs en bons conducteurs ?” a déclaré Jauregui, qui est également membre de l'Institut Eddleman Quantum de l'UCI. “C'est ce que nous avons fait dans cet article. Nous avons appliqué de nouvelles techniques à ces matériaux et nous les avons transformés pour en faire de bons conducteurs.”

La clé, a expliqué Jauregui, était d'appliquer le bon type de contrainte aux matériaux à l'échelle atomique. Pour ce faire, l'équipe a conçu un appareil spécial appelé « station de pliage » dans l'atelier d'usinage de l'École des sciences physiques de l'UCI, qui leur a permis d'appliquer une contrainte importante pour modifier la structure atomique d'un matériau appelé pentatellure d'hafnium d'un matériau « trivial ». matériau en un matériau adapté à un ordinateur quantique.

“Pour créer de tels matériaux, nous devons faire des trous dans la structure atomique”, a déclaré Jauregui. “La tension nous permet de faire cela.”

“Vous pouvez également activer ou désactiver le changement de structure atomique en contrôlant la déformation, ce qui est utile si vous souhaitez créer un interrupteur marche-arrêt pour le matériau dans un ordinateur quantique à l'avenir”, a déclaré Jinyu Liu, qui est le premier auteur de l'article et chercheur postdoctoral travaillant avec Jauregui.

“Je suis satisfait de la manière dont les simulations théoriques offrent des informations approfondies sur les observations expérimentales, accélérant ainsi la découverte de méthodes permettant de contrôler les états quantiques de nouveaux matériaux”, a déclaré le co-auteur Ruqian Wu, professeur de physique et directeur associé du Centre UCI de recherche. Matériaux complexes et actifs – un centre de recherche sur les matériaux et l'ingénierie de la National Science Foundation (MRSEC). “Cela souligne le succès des efforts de collaboration impliquant diverses expertises en recherche exploratoire.”

“Je suis ravi que notre équipe ait pu montrer que ces états matériels insaisissables et très recherchés peuvent être créés”, a déclaré Michael Pettes, co-auteur de l'étude et scientifique au Centre de nanotechnologies intégrées du Laboratoire national de Los Alamos. “C'est prometteur pour le développement de dispositifs quantiques, et la méthodologie que nous démontrons est également compatible avec l'expérimentation sur d'autres matériaux quantiques.”

À l’heure actuelle, les ordinateurs quantiques n’existent que dans quelques endroits, comme dans les bureaux d’entreprises comme IBM, Google et Rigetti. “Google, IBM et bien d'autres sociétés recherchent des ordinateurs quantiques efficaces que nous pouvons utiliser dans notre vie quotidienne”, a déclaré Jauregui. “Nous espérons que cette nouvelle recherche contribuera à concrétiser la promesse des ordinateurs quantiques.”

Le financement provenait de l'UCI-MRSEC – une subvention NSF CAREER accordée aux fonds du programme de recherche dirigée par le laboratoire national Jauregui et Los Alamos.