Pour un supraconducteur qui puisse agir de la même manière que le silicium dans l’informatique actuelle. Une équipe de chercheurs pense que cette quête pourrait bien être terminée. Pour que l’informatique quantique devienne une réalité, nous devrons faire quelques grands bonds scientifiques en avant, notamment trouver un supraconducteur qui puisse agir comme le silicium dans l’informatique actuelle
Voici le composé ditelluride d’uranium (UTe2), qui, selon une nouvelle étude, pourrait être utilisé pour construire des circuits logiques avec des qubits – ces bits quantiques superpuissants qui peuvent être dans deux états à la fois.
L’un des principaux problèmes auxquels se heurtent actuellement les physiciens quantiques est de maintenir ces qubits opérationnels et stables suffisamment longtemps pour pouvoir les utiliser à des fins informatiques. Il s’agit d’un problème épineux connu sous le nom de décohérence quantique.
Ce qui distingue l’UTe2 en tant que supraconducteur, c’est sa forte résistance aux champs magnétiques – une résistance aux erreurs qui pourraient autrement se glisser dans les calculs quantiques.
“C’est potentiellement le silicium de l’ère de l’information quantique”, déclare le physicien Nick Butch, du National Institute of Standards and Technology (NIST). “On pourrait utiliser le ditelluride d’uranium pour construire les qubits d’un ordinateur quantique efficace”
Butch et ses collègues sont tombés sur les propriétés favorables aux quanta de l’UTe2 en étudiant une variété d’aimants à base d’uranium. L’idée initiale était que l’UTe2 pourrait devenir magnétique à basse température – et bien que cela ne se soit pas produit, le composé est devenu un supraconducteur.
Techniquement, le ditellurure d’uranium est un triplet de spin, plutôt qu’un singlet de spin, comme la plupart des autres supraconducteurs. Cela signifie que ses paires de Cooper – des électrons liés entre eux à basse température – peuvent être orientées différemment.
La physique peut devenir très complexe très rapidement, mais le point important est que ces propriétés signifient que les paires de Cooper peuvent être alignées en parallèle plutôt qu’en opposition, ce qui suggère que l’UTe2 devrait conserver sa supraconductivité face à des perturbations externes (menaces pour la cohérence quantique).
Une “illustration fantaisiste” soulignant les avantages d’un supraconducteur à triplet de spin. (N. Hanacek/NIST)
“Ces paires de spin parallèles pourraient aider l’ordinateur à rester fonctionnel”, explique Butch. “Il ne peut pas s’écraser spontanément à cause des fluctuations quantiques”
L’une des raisons pour lesquelles l’informatique quantique peut faire tourner la tête est qu’il existe plusieurs approches possibles, et les scientifiques ne sont pas encore sûrs de celle qui fonctionnera le mieux (ou pas du tout).
En utilisant UTequasiparticule qui pourrait ne pas exister réellement.2 de cette manière, il faudrait adopter l’approche de l’informatique quantique topologique, une approche qui n’a pas été explorée autant que les autres options jusqu’à présent : essentiellement, elle vise à coder les qubits dans un type de particule qui n’existe peut-être pas
Une grande partie de l’informatique quantique topologique est encore hypothétique, mais son grand avantage – si elle fonctionne effectivement – est qu’elle ne nécessiterait pas le même niveau de correction d’erreurs quantiques pour rester cohérente et stable.
Nous pourrions ainsi disposer de qubits logiques qui fonctionnent sans avoir besoin de beaucoup d’autres qubits pour la correction des erreurs. L’informatique quantique topologique présente ses propres défis et nous sommes encore loin d’un ordinateur quantique à usage général, mais c’est un pas dans la bonne direction, comme beaucoup d’autres progrès passionnants que nous observons.
L’équipe pense que le ditelluride d’uranium a encore quelques secrets à livrer, tant en ce qui concerne l’informatique quantique que les supraconducteurs en général.
“Une exploration plus poussée pourrait nous permettre de mieux comprendre ce qui stabilise ces supraconducteurs à spins parallèles”, explique M. Butch.
“Un objectif majeur de la recherche sur les supraconducteurs est de pouvoir comprendre la supraconductivité suffisamment bien pour savoir où chercher des matériaux supraconducteurs non encore découverts.”
“Pour l’instant, nous ne pouvons pas le faire. Qu’est-ce qui est essentiel dans ces matériaux ? Nous espérons que ce matériau nous en dira plus.”
Les recherches ont été publiées dans la revue Science.