Les chercheurs de QuTech ont créé des particules Majorana dans un plan bidimensionnel en développant des dispositifs utilisant des supraconducteurs et des semi-conducteurs, permettant ainsi des expériences auparavant inaccessibles. Cette avancée pourrait conduire à des qubits Majorana stables et topologiquement protégés, ce qui bénéficierait considérablement à l’informatique quantique.
Les chercheurs ont innové une méthode 2D pour produire des particules Majorana, visant à améliorer l’informatique quantique avec des qubits stables et efficaces.
Des chercheurs de QuTech ont découvert une méthode permettant de créer des particules Majorana dans un plan bidimensionnel. Ils y sont parvenus en concevant des dispositifs qui utilisent les propriétés synergiques des supraconducteurs et semi-conducteurs. La polyvalence de cette nouvelle plate-forme 2D permet des expériences auparavant inaccessibles impliquant Majoranas. Les résultats sont détaillés dans la revue Nature.
Les ordinateurs quantiques fonctionnent fondamentalement différemment des ordinateurs classiques. Alors que les ordinateurs classiques utilisent des bits comme unité d'information de base, qui peuvent être 0 ou 1, les ordinateurs quantiques utilisent des qubits, qui peuvent exister dans un état de 0, 1 ou les deux simultanément. Ce principe de superposition, combiné à de nouveaux algorithmes quantiques, pourrait permettre aux ordinateurs quantiques de résoudre certains problèmes bien plus efficacement que les ordinateurs classiques. Cependant, les qubits qui stockent ces informations quantiques sont intrinsèquement plus fragiles que les bits classiques.
Qubits intrinsèquement stables
Les qubits de Majorana sont basés sur des états de la matière topologiquement protégés. Cela signifie que de petites perturbations locales ne peuvent pas détruire l’état du qubit. Cette robustesse aux influences externes rend les qubits Majorana hautement souhaitables pour l'informatique quantiquepuisque les informations quantiques codées dans ces états resteraient stables pendant des périodes beaucoup plus longues.
Particules de Majorana en deux dimensions
La production d’un qubit Majorana complet nécessite plusieurs étapes. Le premier d’entre eux est la capacité de concevoir des Majoranas de manière fiable et de démontrer qu’ils possèdent effectivement les propriétés spéciales qui en font des candidats prometteurs pour les qubits. Auparavant, des chercheurs de QuTech, une collaboration entre la TU Delft et le TNO, avaient utilisé un nanofil unidimensionnel pour démontrer une nouvelle approche de l'étude de Majoranas en créant une chaîne Kitaev. Dans cette approche, une chaîne de points quantiques semi-conducteurs est connectés via des supraconducteurs pour produire des Majoranas.
L’extension de ce résultat à deux dimensions a plusieurs implications importantes. Le premier auteur Bas ten Haaf explique : « En implémentant la chaîne Kitaev en deux dimensions, nous montrons que la physique sous-jacente est universelle et indépendante de la plate-forme. » Son collègue et co-premier auteur Qingzheng Wang ajoute : « Compte tenu des défis de longue date liés à la reproductibilité dans la recherche Majorana, nos résultats sont vraiment encourageants. »
Route vers les qubits de Majorana
La possibilité de créer des chaînes de Kitaev dans des systèmes bidimensionnels ouvre plusieurs voies pour les futures recherches de Majorana. Le chercheur principal Srijit Goswami explique : « Je pense que nous sommes désormais dans une position où nous pouvons faire des recherches intéressantes sur les Majoranas afin de sonder leurs propriétés fondamentales. Par exemple, on peut augmenter le nombre de sites de la chaîne Kitaev et étudier systématiquement la protection des particules Majorana. À plus long terme, la flexibilité et l’évolutivité de la plateforme 2D devraient nous permettre de réfléchir à des stratégies concrètes pour créer des réseaux de Majoranas et les intégrer aux éléments auxiliaires nécessaires au contrôle et à la lecture d’un qubit Majorana.
