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Des physiciens ont créé un supraconducteur protégé des interférences quantiques

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Grâce à cette protection, il sera possible de surmonter l’obstacle qui s’oppose au développement d’ordinateurs quantiques supraconducteurs.

Des physiciens finlandais ont mis au point un matériau supraconducteur idéal pour créer les unités d’exécution des ordinateurs quantiques et leurs cellules de mémoire, car les sources de bruit quantique sont très rares en son sein. Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue scientifique Nature Physics .

« Des erreurs dans le fonctionnement d’un ordinateur quantique se produisent même si, dans un supraconducteur, une seule quasiparticule apparaît pour un milliard de porteurs de charge. Ces interférences imposent de sérieuses restrictions à la durée de vie et aux performances des qubits », a déclaré Elsa Mannila, l’un des auteurs de l’étude. et chercheur à l’université d’Aalto (Finlande).

Les supraconducteurs restent l’un des matériaux les plus populaires pour la création de qubits – analogues quantiques des bits. En effet, il est facile de faire en sorte qu’une chaîne de matériaux supraconducteurs se comporte comme un analogue artificiel d’un atome. L’un des ordinateurs quantiques les plus grands et les plus productifs de notre époque, la machine Sycamore de Google, est basée sur des circuits supraconducteurs.
Mais l’un des principaux obstacles au développement de ces ordinateurs est que des interférences se produisent inévitablement à l’intérieur de ceux-ci. Leur source est les quasi-particules qui résultent de la désintégration des paires d’électrons responsables du transfert de courant sans résistance.
Le problème est que les scientifiques ne comprennent toujours pas complètement ce qui provoque l’apparition de ces quasiparticules et comment le processus peut être ralenti ou empêché.

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Des physiciens finlandais ont fait un grand pas vers l’élucidation du mécanisme qui crée ces interférences quantiques, ce qui leur a permis de créer un supraconducteur dans lequel les quasi-particules n’apparaissent pas pendant plusieurs minutes. Pour ce faire, les scientifiques ont créé un dispositif permettant de suivre la division des paires d’électrons. Avec elle, ils ont étudié comment les quasi-particules apparaissent dans un supraconducteur à base d’aluminium ultrapur. Les physiciens ont découvert que ce processus peut être observé en attachant une fine couche d’isolant à un morceau de supraconducteur et en appliquant un nanofil de cuivre par-dessus. Il sert en quelque sorte de « paratonnerre », d’où sortent presque toutes les quasi-particules qui se produisent à l’intérieur du supraconducteur.

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Les premières expériences avec ce dispositif ont montré que les sources d’interférence apparaissaient à l’intérieur du supraconducteur non pas en permanence, mais avec de longues interruptions. En outre, le nombre moyen de quasi-particules a fortement varié au cours des différentes périodes. Cela indique que leur source est constituée de processus et de phénomènes externes, et non d’impuretés et de défauts dans la structure du matériau supraconducteur.

Les physiciens espèrent que d’autres expériences permettront d’en apprendre davantage sur la nature de ce générateur de bruit quantique et de comprendre comment les quasi-particules qu’il génère peuvent être éliminées, ainsi que la manière dont leur apparition pourrait être évitée. Cela simplifiera considérablement le développement des ordinateurs quantiques et augmentera leur vitesse de fonctionnement, ont conclu les scientifiques finlandais.

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