Un nouveau matériau 2D révolutionnaire dévoile des avancées en refroidissement quantique

ParisLes chercheurs du Laboratoire d'électronique et des structures à l'échelle nanométrique (LANES) de l'EPFL ont mis au point un dispositif innovant pour refroidir les qubits de manière très efficace. Sous la direction d'Andras Kis et de son équipe de l'École d'ingénieurs, ce dispositif facilite l'utilisation des qubits à des températures extrêmement basses, ce qui est essentiel pour l'informatique quantique.

Les ordinateurs quantiques nécessitent que les qubits soient extrêmement froids, proches de -273 degrés Celsius, afin de réduire le mouvement atomique et minimiser le bruit. Toutefois, l'électronique utilisée dans ces ordinateurs génère de la chaleur, qu'il est difficile d'éliminer à de telles températures. La technologie actuelle peine à gérer ce problème, ce qui entraîne du bruit et des inefficacités.

L'équipe LANES a mis au point un dispositif innovant utilisant le graphène pour sa conductivité électrique exceptionnelle et le séléniure d'indium pour ses propriétés semi-conductrices. Ce dispositif, composé de seulement quelques atomes d'épaisseur, fonctionne comme un objet bidimensionnel.

Principales caractéristiques de l'appareil :

• Fonctionne à des températures aussi basses que 100 millikelvin.
• Exploite l'effet Nernst pour la conversion thermoélectrique.
• Allie graphène et séléniure d'indium pour une efficacité élevée.
• Égale l'efficacité des technologies actuelles à température ambiante.
• Peut être intégré aux circuits quantiques à basse température existants.

L'appareil exploite l'effet Nernst, qui génère une tension lorsqu'un champ magnétique est appliqué perpendiculairement à un objet présentant des températures différentes. La structure bidimensionnelle permet de contrôler électriquement l'efficacité de ce processus.

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Des scientifiques ont testé un dispositif utilisant une source de chaleur laser et un réfrigérateur à dilution. Ce dispositif a réussi à convertir la chaleur en tension à des températures extrêmement basses, un défi habituellement difficile à surmonter. Ce nouvel appareil résout ce problème et joue un rôle crucial pour la technologie quantique.

Gabriele Pasquale, doctorant à LANES, souligne l'importance de cet appareil. Dans les systèmes quantiques, la perturbation thermique pose problème. Cet appareil fournit le refroidissement nécessaire pour gérer cette chaleur.

Pasquale, physicien, souligne l'importance de cette recherche. Elle nous aide à comprendre comment convertir la chaleur en électricité à basses températures, un sujet encore peu exploré. Le dispositif est très efficace et peut être fabriqué avec des composants faciles à produire, ce qui permettrait de l'intégrer aux circuits quantiques actuels.

Cette avancée est cruciale pour l'informatique quantique. Les systèmes de refroidissement sont indispensables pour maintenir la stabilité des qubits, et cet appareil offre une solution nécessaire. Il ouvre la voie à un avenir où les ordinateurs quantiques pourraient devenir plus utiles et courants, passant des laboratoires à une utilisation quotidienne.

L'équipe de LANES a réalisé des avancées importantes dans l'élaboration de systèmes de refroidissement améliorés pour les ordinateurs quantiques. Leurs découvertes, publiées dans Nature Nanotechnology, représentent une avancée majeure en nanotechnologie. Ces progrès pourraient révolutionner les systèmes de refroidissement des technologies quantiques futures.