Les chercheurs ont réussi à créer de nouveaux types de supraconducteurs en disposant les atomes un par un, ce qui pourrait conduire au développement de matériaux innovants et aux avancées de l’informatique quantique. L’étude indique une approche prometteuse pour surmonter les limites des matériaux naturels, ouvrant la voie à de nouveaux états de la matière dans les futures technologies électroniques et informatiques.
L’électronique du futur repose sur la découverte de matériaux uniques. Parfois, cependant, la topologie naturelle des atomes rend difficile la création de nouveaux effets physiques. Pour résoudre ce problème, des scientifiques de l’Université de Zurich ont réussi à concevoir des supraconducteurs. atome à la fois, créant de nouveaux états de la matière.
À quoi ressemblera l’ordinateur du futur ? Comment ça va marcher ? La recherche de réponses à ces questions est un moteur majeur de la recherche physique fondamentale. Il existe plusieurs scénarios possibles, allant du développement ultérieur 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 déploient de grands efforts 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’existe pas de matériaux appropriés dans la nature ?
Nouvelle approche de la supraconductivité
Dans une étude récente publiée dans Physique naturelle, le groupe de recherche du professeur Titus Neupert de l’UZH, en étroite collaboration avec des physiciens de l’Institut Max Planck de physique des microstructures de Halle (Allemagne), a présenté une solution possible. Les chercheurs ont fabriqué eux-mêmes les matériaux requis, 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 extraordinaires interactions avec les champs magnétiques. Les physiciens théoriciens ont passé des années à rechercher et à prédire divers états supraconducteurs. « Cependant, jusqu’à présent, seul un petit nombre a été démontré de manière concluante dans des matériaux », explique le professeur Neupert.
Deux nouveaux types de supraconductivité
Dans le cadre de 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 allemande a ensuite mené des expériences pour mettre en œuvre la topologie correspondante. 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.
