Un nouveau supraconducteur « plaqué or » pourrait stabiliser les ordinateurs quantiques

Les ordinateurs quantiques sont souvent présentés comme la prochaine révolution technologique car ils seront capables de résoudre des problèmes complexes beaucoup plus rapidement que les ordinateurs traditionnels. Cependant, un défi majeur demeure : ces machines, sensibles aux perturbations extérieures, comme les variations de température ou les interférences électromagnétiques, souffrent de ce que l’on appelle la « décohérence ». Cela les empêche de fonctionner de manière fiable. Cependant, une équipe de chercheurs de l’Université de Californie à Riverside a récemment fait une découverte qui pourrait ouvrir la voie à des ordinateurs quantiques plus robustes et plus fiables : un nouveau matériau supraconducteur capable de réduire considérablement ce phénomène. Ce matériau pourrait représenter une étape clé dans le développement de systèmes quantiques plus puissants.

Qu’est-ce qu’un supraconducteur et pourquoi est-il essentiel pour les ordinateurs quantiques ?

Et supraconducteur est un matériau qui cesse de présenter toute résistance électrique lorsqu’il est refroidi en dessous d’une certaine température. Cela signifie que les électrons peuvent circuler à travers le matériau sans aucune opposition, un phénomène qui permet un transfert d’énergie ou d’informations presque sans perte. Ce comportement est crucial dans de nombreuses applications, notamment pour les systèmes nécessitant une conductivité parfaite, tels que les aimants de haute puissance ou les lignes de transmission d’énergie sans perte.

Dans le contexte des ordinateurs quantiques, les informations sont traitées par des unités appelées « qubits ». Contrairement aux bits classiques qui ne peuvent être que dans un état 0 ou 1, les qubits peuvent exister dans plusieurs états simultanément grâce aux principes de superposition et leentrelacement quantique. La superposition permet à un qubit d’être à la fois 0 et 1 jusqu’à ce qu’il soit mesuré, tandis que l’entrelacement permet à des qubits distincts de rester connectés et d’influencer instantanément l’état de chacun, même à distance.

Les supraconducteurs sont utilisés pour manipuler ces qubits car leur capacité à transporter des informations sans résistance est essentielle pour créer des états quantiques stables. Cependant, l’un des principaux obstacles est que les qubits sont très sensibles aux interférences externes, comme les variations de température ou les champs électromagnétiques. C’est là qu’un matériau supraconducteur amélioré peut entrer en jeu. En effet, en réduisant le décohérencec’est-à-dire la perte d’informations quantiques, un meilleur supraconducteur pourrait rendre les calculs plus fiables et moins sujets aux erreurs causées par l’environnement.

Une découverte innovante : le supraconducteur à interface bidimensionnelle

Des chercheurs de l’Université de Californie à Riverside ont développé un matériau supraconducteur innovant en combinant un matériau non magnétique appelé planète trigonale avec un film d’or ultra fin. Le tellure trigonal est un matériau chiralce qui signifie que ses molécules manquent de symétrie miroir, une propriété cruciale en physique quantique. Autrement dit, l’orientation de ses molécules influence directement ses propriétés quantiques, qui peuvent être exploitées dans des systèmes quantiques complexes comme les ordinateurs.

En combinant ce tellure trigonal avec de l’or, les chercheurs ont créé une interface bidimensionnelle extrêmement épurée entre les deux matériaux. Cette interface est particulièrement importante, car elle permet de conserver une polarisation très bien définie. La polarisation est un paramètre essentiel en physique quantique, notamment pour la manipulation des qubits. Grâce à cette propriété, le matériau pourrait potentiellement être utilisé pour contrôler les qubits avec une précision accrue, rendant ainsi les calculs quantiques plus stables.

Une autre caractéristique notable du matériau est sa capacité à devenir plus robuste lorsqu’il est soumis à un champ magnétique, ce qui suggère qu’il pourrait se transformer en un triplet supraconducteur. Ce type de supraconducteur est plus résistant aux champs magnétiques que les supraconducteurs classiques qui peuvent perdre leurs propriétés quantiques lorsqu’ils sont exposés à des champs trop forts. En offrant une meilleure résistance aux perturbations externes, ce matériau pourrait améliorer la stabilité et la fiabilité des systèmes quantiques, essentielles au développement d’ordinateurs quantiques efficaces.