De nouveaux supraconducteurs peuvent être construits atome par atome

La révolution numérique qu’annoncent les nouveaux matériaux est prometteuse mais semée d’embûches. Les chercheurs zurichois ouvrent des perspectives inédites en créant des supraconducteurs atome par atome.

L’informatique de demain repose sur des effets quantiques encore inexploités. Pour les révéler, il faut créer de nouveaux matériaux aux propriétés exotiques.

« Mais parfois, la topologie naturelle des atomes bloque l’émergence de ces effets », explique le Pr Titus Neupert de l’Université de Zurich. Avec ses collègues allemands, il contourne cet obstacle en concevant les matériaux atome par atome.

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’avait jamais été possible de fabriquer des supraconducteurs bidimensionnels à l’aide de cette approche.

Cette prouesse ouvre des perspectives dans la quête des matériaux nécessaires aux futurs ordinateurs quantiques. Les supraconducteurs présentent une résistance électrique nulle à basse température et interagissent extraordinairement avec les champs magnétiques. D’où leur intérêt Créer de nouveaux états supraconducteurs est donc crucial.

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 façon dont ils pourraient être utilisés dans les ordinateurs quantiques de l’avenir.

En synthèse

En créant des supraconducteurs atome par atome, les chercheurs zurichois et allemands font émerger de nouveaux états quantiques aux applications prometteuses. Cette découverte ouvre la voie à la conception de matériaux sur mesure pour l’informatique de demain.

Pour une meilleure compréhension

Pourquoi créer de nouveaux matériaux ?

Certains effets quantiques nécessaires à l’informatique du futur n’existent pas à l’état naturel. Il faut donc créer de nouveaux matériaux pour les révéler.

Comment procèdent les chercheurs ?

Ils déposent des atomes un par un de façon extrêmement précise pour concevoir la structure voulue.

Quel est leur exploit ?

Ils réussissent à créer avec cette méthode deux nouveaux types de supraconducteurs aux propriétés recherchées.

Quelles applications ?

Ces matériaux ouvrent la voie à la conception sur mesure des composants des futurs ordinateurs quantiques.

Image au microscope à effet tunnel de deux des structures supraconductrices créées, constituées d’atomes de chrome individuels.

Martina O. Soldini, Felix Küster, Glenn Wagner, Souvik Das, Amal Aldarawsheh, Ronny Thomale, Samir Lounis, Stuart S. P. Parkin, Paolo Sessi & Titus Neupert. Two-dimensional Shiba lattices as a possible platform for crystalline topological superconductivity. Nature Physics, 10 juillet 2023. DOI : 10.1038/s41567-023-02104-5