Percée à Cologne : les nanofils supraconducteurs favorisent les ordinateurs quantiques !

Percée à Cologne : les nanofils supraconducteurs favorisent les ordinateurs quantiques !

Les physiciens de l'Université de Cologne ont réalisé des progrès significatifs dans le domaine de la technologie informatique quantique. Ils ont découvert un effet supraconducteur dans les nanofils fabriqués à partir d'isolants topologiques. Ces résultats ont été publiés dans la revue « Nature Physics » et représentent une étape importante dans le développement de bits quantiques (qubits) plus stables. L'étude s'intitule « Réflexion d'Andreev croisée à longue portée dans des nanofils d'isolant topologique à proximité d'un supraconducteur », comme le rapporte [uni-koeln.de].

La détection cruciale de la réflexion croisée d'Andreev (CAR) dans les nanofils pourrait jeter les bases des futurs ordinateurs quantiques. Cette réflexion est un effet quantique dans lequel les électrons injectés dans les nanofils se couplent à d’autres électrons pour former des paires de Cooper supraconductrices. Dans cette étude, une approche innovante de fabrication de nanofils a été développée, conduisant à des structures plus propres, ce qui est crucial pour induire des corrélations supraconductrices dans les isolants topologiques.

Résultats clés et étapes futures

Sous la direction du Dr Junya Feng et du professeur Dr Yoichi Ando, ​​les recherches montrent une perspective prometteuse sur l'utilisation des fermions de Majorana pour développer des bits quantiques robustes. Les technologies actuelles de qubits sont souvent instables et sujettes aux erreurs, mais la capacité de créer des états quantiques spéciaux pourrait ouvrir la voie à un changement de paradigme dans la technologie informatique quantique. La prochaine étape des chercheurs consiste à observer et contrôler les fermions Majorana dans ces systèmes.

La collaboration avec l’Université de Bâle et le pôle d’excellence « Matière et lumière pour l’information quantique » (ML4Q) est cruciale. ML4Q a été fondée en 2019 et rassemble des scientifiques des universités de Cologne, Aix-la-Chapelle, Bonn et du Centre de recherche de Jülich. L'un des principaux objectifs du consortium est la recherche dans le domaine de l'informatique quantique et le développement de nouveaux matériels et logiciels quantiques.

Isolateurs topologiques et leur signification

Les isolants topologiques (TI) jouent un rôle central dans la technologie informatique quantique. Ils sont destinés à servir de base à la construction de qubits stables, notamment grâce à la génération de fermions de Majorana. Ces particules spéciales pourraient apparaître dans des topologies produisant une substance dotée d’une supraconductivité topologique. Selon [pubmed.ncbi.nlm.nih.gov], l'étude des propriétés de transport des jonctions normales métal/isolant ferromagnétique/supraconducteur montre que des modes chiraux de Majorana apparaissent et peuvent être fortement influencés par la direction de l'aimantation.

Ces découvertes ont non seulement des applications pratiques, mais aussi des implications théoriques plus profondes pour les fondements de la mécanique quantique. La capacité de créer et de contrôler de nouvelles phases de la matière pourrait permettre des avancées révolutionnaires dans le domaine de l’informatique quantique.

Un exemple récent des applications pratiques des fermions Majorana et des isolants topologiques est l'annonce par Microsoft de Majorana 1, le premier processeur quantique au monde basé sur une architecture de base topologique. Selon [azure.microsoft.com], Majorana 1 est conçu pour être évolutif jusqu'à un million de qubits sur une seule puce. Cette technologie pourrait faire des ordinateurs quantiques un outil standard dans les domaines de la science des matériaux, de l’agriculture et de la découverte chimique dans les années à venir.

Les progrès actuels de l’informatique quantique pourraient transformer la façon dont nous traitons l’information et avoir des impacts significatifs sur de nombreux domaines scientifiques. La voie vers le développement d’ordinateurs quantiques de nouvelle génération sera donc déterminée de manière décisive par des résultats tels que ceux de l’Université de Cologne.