Nouvelle avancée : vers l'informatique quantique topologique grâce à la supraconductivité des bords

ParisDes chercheurs de l'Université de Cologne ont fait des avancées significatives dans le domaine des matériaux quantiques. Ces progrès pourraient améliorer la supraconductivité topologique et rendre le calcul quantique plus fiable. Leurs résultats sont publiés dans Nature Physics.

La supraconductivité permet à l'électricité de circuler sans résistance dans certains matériaux. L'effet Hall quantique anomal produit également une résistance nulle, mais uniquement aux bords du matériau. La combinaison de ces deux phénomènes peut générer des particules spéciales appelées fermions de Majorana. Ces particules pourraient révolutionner les ordinateurs quantiques.

Voici les points essentiels de l'étude :

• Les chercheurs ont utilisé des films minces d'un isolant quantique de Hall anomal.
• Une électrode en Niobium supraconductrice a été employée pour induire des états de Majorana chiraux.
• La réflexion d'Andreev croisée a été observée, confirmant la supraconductivité induite dans l'état de bord.

Ces expériences montrent que des matériaux dotés de propriétés électriques spéciales à leurs bords peuvent devenir des supraconducteurs. Cette découverte offre une nouvelle méthode pour explorer des états quantiques avancés, essentiels pour rendre les ordinateurs quantiques plus stables et efficaces.

Anjana Uday, chercheuse doctorante en dernière année, a expliqué qu'ils avaient placé un électron à une extrémité du matériau isolant. À l'autre extrémité, il ressortait sous forme de trou, qui est un électron avec une charge positive. Ce phénomène, nommé réflexion d'Andreev croisée, démontre que la supraconductivité a été induite dans l'état de bord topologique.

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Gertjan Lippertz, chercheur postdoctoral, a expliqué que de nombreuses équipes de recherche ont tenté cette expérience au cours de la dernière décennie sans succès. Leur réussite est attribuée au fait qu'ils ont réalisé le dépôt de film du isolant quantique Hall anormal, créé le dispositif et effectué les mesures à très basse température dans le même laboratoire.

L'équipe de recherche a collaboré avec des collègues de l'université KU Leuven, de l'université de Bâle et du centre de recherche de Jülich. Yoichi Ando, professeur de physique expérimentale, a déclaré que travailler ensemble et disposer des ressources adéquates était essentiel pour cette découverte majeure.

Apprendre et appliquer la superconductivité topologique et les états de bord de Majorana chiraux pourrait révolutionner l'informatique quantique. Ils pourraient fournir des qubits fiables, moins susceptibles de perdre des données. L'approche de cette étude propose une méthode efficace pour créer des ordinateurs quantiques plus robustes et évolutifs.

Les prochaines étapes consisteront à mener des expériences pour confirmer directement les fermions de Majorana chiraux et à comprendre leurs caractéristiques uniques. Cette découverte ouvre de nombreuses perspectives pour de futures recherches.

Des chercheurs de l'Université de Cologne ont fait des avancées en informatique quantique topologique, nous rapprochant ainsi de la création de futurs ordinateurs quantiques stables et efficaces.