Le miracle supraconducteur cérium-rhodium-arsenic (CeRh2As2) est représenté. Grâce à une subvention de 2,7 millions d’euros du Conseil européen de la recherche, Elena Hassinger pourra faire progresser ses recherches sur ce matériau au sein du pôle d’excellence ct.qmat au cours des cinq prochaines années. Crédit : Jörg Bandmann/ct.qmat
Supraconducteur non conventionnel CeRh2Comme2: Une superstar quantique
Les recherches menées par Elena Hassinger, experte en physique des basses températures travaillant au ct.qmat – Complexité et topologie de la matière quantique (une initiative conjointe de deux universités de Würzburg et Dresde), ont toujours été synonymes de froid extrême.
En 2021, elle découvre le supraconducteur non conventionnel cérium-rhodium-arsenic CeRh2Comme2). Les supraconducteurs n’ont normalement qu’une seule phase de transport d’électrons sans résistance, qui se produit en dessous d’une certaine température critique. Cependant, comme le rapporte la revue académique Science, CeRh2Comme2 est à ce jour le seul matériau quantique à posséder deux états supraconducteurs spécifiques.
La conduction de courant sans perte dans les supraconducteurs reste au cœur de la physique du solide depuis des décennies et apparaît comme une perspective importante pour l’avenir de l’ingénierie énergétique. La découverte d’une deuxième phase supraconductrice à CeRh2Comme2qui résulte d’une structure cristalline asymétrique autour du cérium atome (le reste de la structure cristalline est complètement symétrique), positionne ce composé comme un candidat de choix pour une utilisation en topologie l’informatique quantique.
Hassinger prévoit d’étendre ses recherches à d’autres matériaux quantiques présentant des propriétés structurelles inhabituelles similaires, dans l’espoir d’obtenir une supraconductivité topologique à des températures plus élevées.
ERC Consolidator Grant : 2,7 millions d’euros de soutien du Conseil européen de la recherche
Le Conseil européen de la recherche a accordé à Hassinger 2,7 millions d’euros (2,96 millions de dollars) pour son projet « Exotic Quantum States by Locally Broken Inversion Symmetry in Extreme Conditions—Ixtreme ». Au cours des cinq prochaines années, elle compte utiliser ce financement pour approfondir ses études sur le « miracle » supraconducteur CeRh.2Comme2 dans ses laboratoires de Dresde, découvrez des matériaux quantiques associés et contribuez à une percée significative dans l’informatique quantique topologique.
Elena Hassinger est titulaire de la chaire de physique à basse température des systèmes électroniques complexes au pôle d’excellence Würzburg-Dresde ct.qmat. Elle a désormais reçu 2,7 millions d’euros du Conseil européen de la recherche pour poursuivre ses recherches pionnières sur les supraconducteurs non conventionnels. Sa chaire est basée à la TU Dresden. Crédit : Tobias Ritz/ct.qmat
« Si nous pouvons confirmer les prédictions théoriques des états de surface topologiques sur mon composé cérium-rhodium-arsenic en laboratoire, cela pourrait ouvrir la voie à la création de bits quantiques topologiques (qubits). Ce serait un énorme pas en avant », explique Hassinger.
Un énorme potentiel pour l’informatique quantique topologique
Les qubits topologiques sont connus pour leur robustesse, offrant des états quantiques nettement plus stables que leurs homologues non topologiques. L’un des plus grands défis de la recherche actuelle consiste à développer une méthode permettant de maintenir 1 000 qubits simultanément.
Y parvenir permettrait aux processeurs quantiques d’accomplir des tâches en quelques minutes qui prendraient des années aux supercalculateurs conventionnels. C’est pourquoi les esprits brillants du ct.qmat se concentrent sur la recherche sur les matériaux quantiques topologiques.
Recherche révolutionnaire dans des conditions de laboratoire extrêmes
Dans sa quête pour étudier le supraconducteur non conventionnel cérium-rhodium-arsenic, Hassinger a d’abord besoin d’un cryostat pour refroidir l’échantillon de matériau en dessous de 0,35 Kelvin (-272,8 degrés). Celsius).
« Cette machine coûte plus d’un million d’euros. Des négociations sont déjà en cours », révèle-t-elle.
Lorsque l’échantillon est suffisamment froid, il est soumis à une pression intense et à un champ magnétique ultra-puissant pouvant atteindre 18 Tesla, dépassant largement le champ de 0,1 Tesla d’un aimant en fer à cheval typique.
« La réalisation de ces mesures de champ magnétique à haute pression pourrait prendre plusieurs mois, nécessitant des ajustements quotidiens précis », explique Hassinger, décrivant son approche expérimentale. Son objectif est d’examiner de près la deuxième phase supraconductrice du cérium-rhodium-arsenic afin de prouver enfin que le matériau est un supraconducteur topologique. En cas de succès, ce « matériau miracle » permettrait non seulement une conduction électronique sans perte, mais posséderait également des états de surface topologiques robustes qui pourraient potentiellement être utilisés dans des opérations d’informatique quantique.
Perspectives
« Le Conseil européen de la recherche finance des recherches pionnières prometteuses grâce à l’ERC Consolidator Grant. Elena Hassinger est une physicienne expérimentée qui a découvert un matériau exceptionnel. Avec cette nouvelle subvention, elle vise à être la première à caractériser expérimentalement ses états quantiques exotiques et à trouver également des états quantiques apparentés dans des matériaux similaires à des températures plus élevées », explique le professeur Matthias Vojta, porte-parole de ct.qmat à Dresde. « Nous sommes ravis de l’avoir au sein de notre famille de recherche ct.qmat », ajoute-t-il.
