Développer un ordinateur quantique capable de résoudre des problèmes que les ordinateurs classiques ne peuvent résoudre qu’avec beaucoup d’efforts, voire pas du tout : tel est l’objectif actuellement poursuivi par un nombre toujours croissant d’équipes de recherche dans le monde. La raison : les effets quantiques, issus du monde des plus petites particules et structures, permettent de nombreuses nouvelles applications technologiques. Les supraconducteurs, qui permettent de traiter les informations et les signaux selon les lois de la mécanique quantique, sont considérés comme des composants prometteurs pour la réalisation d'ordinateurs quantiques. Un point problématique des nanostructures supraconductrices réside toutefois dans le fait qu’elles ne fonctionnent qu’à très basse température et sont donc difficiles à mettre en œuvre dans des applications pratiques. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Des chercheurs de l'Université de Münster et du Forschungszentrum Jülich ont démontré pour la première fois ce que l'on appelle la quantification de l'énergie dans des nanofils constitués de supraconducteurs à haute température, c'est-à-dire des supraconducteurs dans lesquels la température est élevée en dessous de laquelle prédominent les effets de la mécanique quantique. Le nanofil supraconducteur assume alors uniquement des états énergétiques sélectionnés qui pourraient être utilisés pour coder des informations. Dans les supraconducteurs à haute température, les chercheurs ont également pu observer pour la première fois l’absorption d’un seul photon, une particule lumineuse qui sert à transmettre des informations.
« D’une part, nos résultats peuvent contribuer à l’utilisation future d’une technologie de refroidissement considérablement simplifiée dans les technologies quantiques, et d’autre part, ils nous offrent un aperçu complètement nouveau des processus régissant les états supraconducteurs et leur dynamique, qui sont encore en cours. pas compris », souligne le professeur Jun. Prof. Carsten Schuck, responsable de l'étude, de l'Institut de physique de l'Université de Münster. Les résultats pourraient donc être pertinents pour le développement de nouveaux types de technologies informatiques. L'étude a été publiée dans la revue Nature Communications.
Les scientifiques ont utilisé des supraconducteurs constitués des éléments yttrium, baryum, oxyde de cuivre et oxygène, ou YBCO en abrégé, à partir desquels ils ont fabriqué des fils minces de quelques nanomètres. Lorsque ces structures conduisent le courant électrique, une dynamique physique appelée « glissements de phase » se produit. Dans le cas des nanofils YBCO, les fluctuations de la densité des porteurs de charge provoquent des variations du supercourant. Les chercheurs ont étudié les processus dans les nanofils à des températures inférieures à 20 Kelvin, ce qui correspond à moins 253 degrés Celsius. En combinaison avec des calculs sur modèles, ils ont démontré une quantification des états énergétiques dans les nanofils. La température à laquelle les fils sont entrés dans l’état quantique était comprise entre 12 et 13 Kelvin, une température plusieurs centaines de fois supérieure à la température requise pour les matériaux normalement utilisés. Cela a permis aux scientifiques de produire des résonateurs, c'est-à-dire des systèmes oscillants accordés sur des fréquences spécifiques, avec des durées de vie beaucoup plus longues et de maintenir les états de la mécanique quantique plus longtemps. C’est une condition préalable au développement à long terme d’ordinateurs quantiques toujours plus grands.
D'autres composants importants pour le développement des technologies quantiques, mais potentiellement aussi pour le diagnostic médical, sont les détecteurs capables d'enregistrer même des photons uniques. Le groupe de recherche de Carsten Schuck à l'Université de Münster travaille depuis plusieurs années au développement de tels détecteurs à photon unique basés sur des supraconducteurs. Ce qui fonctionne déjà bien à basse température, les scientifiques du monde entier tentent de le réaliser avec des supraconducteurs à haute température depuis plus d'une décennie. Dans le cas des nanofils YBCO utilisés pour l’étude, cette tentative a réussi pour la première fois. "Nos nouvelles découvertes ouvrent la voie à de nouvelles descriptions théoriques et à des développements technologiques vérifiables expérimentalement", déclare le co-auteur Martin Wolff du groupe de recherche Schuck.
Vous pouvez être assuré que nos rédacteurs surveillent de près chaque commentaire envoyé et prendront les mesures appropriées. Vos avis sont importants pour nous.
Votre adresse e-mail est utilisée uniquement pour indiquer au destinataire qui a envoyé l'e-mail. Ni votre adresse ni celle du destinataire ne seront utilisées à d'autres fins. Les informations que vous saisissez apparaîtront dans votre message électronique et ne seront conservées par Phys.org sous aucune forme.
Recevez des mises à jour hebdomadaires et/ou quotidiennes dans votre boîte de réception. Vous pouvez vous désinscrire à tout moment et nous ne partagerons jamais vos coordonnées avec des tiers.
Ce site utilise des cookies pour faciliter la navigation, analyser votre utilisation de nos services et fournir du contenu provenant de tiers. En utilisant notre site, vous reconnaissez avoir lu et compris notre politique de confidentialité et nos conditions d'utilisation.
Heure de publication : 07 avril 2020