Une avancée décisive dans la quête de l’ordinateur quantique stable

Des chercheurs du laboratoire Macroscopic Quantum Matter Group de l’University College Cork (UCC) ont découvert un état supraconducteur à modulation spatiale dans un nouveau supraconducteur inhabituel, le ditelluride d’uranium (UTe2). Ce nouveau supraconducteur pourrait apporter une solution à l’un des plus grands défis de l’informatique quantique.

Cette découverte, révélée dans le journal Nature, pourrait offrir une réponse à l’un des plus grands défis de l’informatique quantique.

Joe Carroll, auteur principal de l’étude et chercheur en doctorat sous la direction du Professeur de Physique Quantique de l’UCC, Séamus Davis, éclaire le sujet de l’article.

« Les supraconducteurs sont des matériaux étonnants qui possèdent de nombreuses propriétés étranges et inhabituelles. La plus célèbre d’entre elles est qu’ils permettent à l’électricité de circuler sans résistance. En d’autres termes, si vous faites passer un courant à travers eux, ils ne commencent pas à chauffer ; en fait, ils ne dissipent pas d’énergie malgré l’intensité du courant. Cela est possible parce qu’au lieu d’avoir des électrons individuels qui se déplacent dans le métal, nous avons des paires d’électrons qui se lient les uns aux autres. Ces paires d’électrons forment un fluide mécanique quantique macroscopique« .

« Ce que notre équipe a découvert, c’est que certaines de ces paires d’électrons forment une nouvelle structure cristalline au sein de ce fluide. Ces états, désormais appelés Ondes de Densité de Paires d’Électrons, représentent une nouvelle forme de matière supraconductrice dont nous découvrons encore les propriétés« , ajoute-t-il.

Une découverte prometteuse pour l’informatique quantique

Selon M. Carroll, « Ce qui est particulièrement excitant pour nous et pour la communauté en général, c’est que l’UTe2 semble être un nouveau type de supraconducteur. Les physiciens sont à la recherche d’un tel matériau depuis près de 40 ans. Les paires d’électrons semblent avoir un moment angulaire intrinsèque. Si c’est le cas, nous avons détecté la première onde de densité de paires composée de ces paires d’électrons exotiques. »

En termes d’implications pratiques, M. Carroll explique : « Il semblerait que l’UTe2 soit un type particulier de supraconducteur qui pourrait avoir d’énormes conséquences pour l’informatique quantique. »

Il évoque le défi que pose l’état quantique fragile des qubits, l’équivalent des bits dans l’informatique quantique, qui limite actuellement l’application des ordinateurs quantiques.

Et d’ajouter : « Cela limite considérablement l’application des ordinateurs quantiques. Cependant, depuis sa découverte il y a cinq ans, l’UTe2 a fait l’objet d’un très grand nombre de recherches, qui ont montré qu’il s’agissait d’un supraconducteur pouvant servir de base à l’informatique quantique topologique. Dans ces matériaux, il n’y a pas de limite à la durée de vie du qubit pendant le calcul, ce qui ouvre de nombreuses perspectives pour des ordinateurs quantiques plus stables et plus utiles. En fait, Microsoft a déjà investi des milliards de dollars dans l’informatique quantique topologique, ce qui en fait déjà une science théorique bien établie.« 

« Ce que nous avons découvert apporte une nouvelle pièce au puzzle de l’UTe2. Pour réaliser des applications à l’aide de matériaux comme celui-ci, nous devons comprendre leurs propriétés supraconductrices fondamentales. Toute la science moderne avance pas à pas. Nous sommes ravis d’avoir contribué à la compréhension d’un matériau qui pourrait nous rapprocher d’ordinateurs quantiques beaucoup plus pratiques.

En synthèse

La découverte d’un état supraconducteur particulier dans l’Uranium Ditelluride pourrait représenter une avancée majeure dans la recherche d’un ordinateur quantique fonctionnel et stable. L’UTe2 semble être le superconduiseur topologique tant recherché par la communauté scientifique. Toutefois, comme le souligne M. Carroll, « Pour créer des applications avec des matériaux comme celui-ci, nous devons comprendre leurs propriétés supraconductrices fondamentales. Toute la science moderne avance pas à pas. »