« Ces matériaux révolutionnaires conduisent l’électricité à la vitesse de la lumière »

Les physiciens ont testé les propriétés des nouveaux matériaux quantiques 2D. Ces matériaux, qui pourraient presque conduire l’électricité à la vitesse de la lumière, pourraient remplacer le silicium dans la prochaine génération d’ordinateurs à hyper-vitesse.

Une découverte capable de révolutionner l’informatique

Jing Xia de l’Université de Californie et son équipe, ainsi que des chercheurs de plusieurs universités des États-Unis et de Chine, ont étudié le potentiel d’une poignée de matériaux quantiques qui pourraient révolutionner l’informatique au cours des prochaines décennies.

« Enfin, nous pouvons utiliser des théories exotiques et haut de gamme de physique et les rendre utiles », explique Xia. « Nous explorons la possibilité de faire des ordinateurs quantiques topologiques (qui sont actuellement théoriques) pour les 100 prochaines années ».

Les matériaux qui présentent des propriétés électroniques et magnétiques sont essentiels dans la mémoire de l’ordinateur et les systèmes de stockage. Le graphène, les feuilles bidimensionnelles d’atomes de carbone super flexibles, plus dur que le diamant, et plus fort que l’acier, ont montré un potentiel de conductivité. Toutefois, l’inconvénient majeur en termes de calcul est qu’il n’est pas magnétique. C’est là qu’un autre cousin bidimensionnel intervient, le tellurure de germanium au chrome (CGT).

D’ou provient cette découverte ?

En utilisant ce que Xia appelle le microscope magnétique le plus sensible au monde, l’interféromètre à fibre optique Sagnac, l’équipe a observé un flocon microscopique de CGT mesurant seulement deux atomes d’épaisseur, quelques microns de long et de large. Pour mettre cela en perspective, la largeur d’un seul cheveu humain varie d’environ 17 à 180 microns.

À des températures de -233 degrés Celsius, l’équipe a pu confirmer et mesurer les propriétés magnétiques du CGT. Cela répond enfin à la question décennale de la physique quantique de savoir si le magnétisme pourrait survivre dans des matériaux qui ont été rétrécis jusqu’à deux dimensions. « C’est une découverte passionnante », explique le chercheur Xiang Zhang de l’Université de Californie à Berkeley, qui a également étudié le matériel.
Avec sa capacité à conduire de l’électricité sous la forme de fermions de Dirac et de Majorana, des particules sans masse qui se déplacent à presque la vitesse de la lumière, à la place des électrons dans les ordinateurs d’aujourd’hui, le matériau s’est avéré lui-même digne d’un grand intérêt scientifique.

De nouveaux matériaux pour des ordinateurs quantiques révolutionnaires

Un autre nouveau matériau quantique passé au microscope est un mélange de bismuth et de nickel. Lorsque les chercheurs les ont mis en contact à des températures très basses (-269 degrés Celsius), ils ont pu observer « un supraconducteur exotique qui casse le renversement de symétrie temps » . Également appelée symétrie T, la symétrie de retournement de temps se rapporte à la capacité d’inverser efficacement le temps. « Et c’est la première fois que cela a été observé dans les matériaux 2D ».

Maintenant que nous avons aperçu le potentiel de ces nouveaux matériaux quantiques, la prochaine étape sera de les rendre plus pratiques pour les ordinateurs quantiques révolutionnaires (mais pas encore construits) du futur.

Cela implique de répliquer ces propriétés dans des températures beaucoup plus douces, en construisant un dispositif qui peut stabiliser les matériaux 2D à une température relativement douce de -33 degrés Celsius. Un objectif que l’équipe de Xia est sur le point d’atteindre. « Ce travail est un grand pas vers le développement de futurs ordinateurs quantiques à presque température ambiante ».

Sources

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