Les technologies électroniques futures dépendent de la découverte de matériaux uniques. Cependant, la topologie naturelle des atomes rend parfois difficile la production de nouveaux effets physiques. Pour résoudre ce problème, des scientifiques de l'Université de Zurich ont réussi à concevoir des supraconducteurs un atome à la fois, créant ainsi de nouveaux états de la matière.


Les chercheurs ont réussi à créer un nouveau type de supraconducteur en le disposant un atome à la fois, ce qui pourrait conduire au développement de matériaux innovants et à des progrès dans le domaine de l’informatique quantique. Cette recherche offre un moyen réalisable de surmonter les limites des matériaux naturels, ouvrant la voie à de nouveaux états de la matière dans les futures technologies électroniques et informatiques.

À quoi ressemblera l’ordinateur du futur ? Comment ça va marcher ? Trouver des réponses à ces questions est un moteur majeur de la recherche en physique fondamentale. Il existe plusieurs scénarios possibles, allant des développements ultérieurs de l'électronique classique à l'informatique neuromorphique et aux ordinateurs quantiques.

Le point commun de toutes ces approches est qu’elles reposent sur de nouveaux effets physiques, dont certains n’ont jusqu’à présent été prédits que théoriquement. Les chercheurs travaillent sans relâche pour trouver de nouveaux matériaux quantiques en utilisant des équipements de pointe afin de créer cet effet. Mais que se passe-t-il s’il n’existe pas de matériau approprié d’origine naturelle ?

Dans une étude récente publiée dans Nature Physics, le groupe de recherche du professeur Titus Neupert de l'UZH a travaillé en étroite collaboration avec des physiciens de l'Institut Max Planck de physique des microstructures de Halle, en Allemagne, pour proposer une solution possible. Les chercheurs créent eux-mêmes les matériaux nécessaires, atome par atome.

Leurs recherches portent sur de nouveaux supraconducteurs, particulièrement intéressants car ils présentent une résistance nulle à basse température. Les supraconducteurs, parfois appelés « aimants idéaux », sont utilisés dans de nombreux ordinateurs quantiques en raison de leurs extraordinaires interactions avec les champs magnétiques. Les physiciens théoriciens ont passé des années à étudier et à prédire divers états supraconducteurs. "Cependant, jusqu'à présent, seuls quelques états supraconducteurs ont été confirmés dans les matériaux", a déclaré le professeur Neupert.

Dans le cadre de leur collaboration passionnante, des chercheurs de Harvard ont théoriquement prédit comment les atomes devraient être disposés pour créer de nouvelles phases supraconductrices, et l'équipe allemande a ensuite mené des expériences pour obtenir les topologies pertinentes. Ils ont utilisé la microscopie à effet tunnel pour déplacer et déposer les atomes au bon endroit avec une précision atomique.

La même méthode est également utilisée pour mesurer les propriétés magnétiques et supraconductrices du système. En déposant des atomes de chrome à la surface du niobium supraconducteur, les chercheurs ont créé deux nouveaux types de supraconductivité. Des méthodes similaires ont déjà été utilisées pour manipuler des atomes et des molécules métalliques, mais jusqu’à présent, il n’a pas été possible de créer des supraconducteurs bidimensionnels.

Les résultats ont non seulement confirmé les prédictions théoriques des physiciens, mais leur ont également donné des raisons de spéculer sur les autres nouveaux états de la matière qui pourraient être créés à l'aide de cette méthode et sur la manière dont ils pourraient être utilisés dans les futurs ordinateurs quantiques.