Physicists demonstrate sign reversal of the Josephson diode effect
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Des physiciens démontrent l'inversion de signe de l'effet de diode Josephson
par l'Université de Ratisbonne
PHOTO/Jonctions Rashba Josephson multicanaux : expérimentation et théorie. Crédit : Nature Nanotechnologie (2023). DOI : 10.1038/s41565-023-01451-x
Des physiciens de l'Université de Ratisbonne (UR) dirigés par les groupes de recherche du professeur Dr Christoph Strunk / Dr Nicola Paradiso et du professeur Dr Jaroslav Fabian ont fait une découverte passionnante : dans leur publication qui vient d'être publiée dans Nature Nanotechnology, les équipes de recherche démontrent expérimentalement un changement de signe spectaculaire de l'effet de diode supercourant. Les données expérimentales correspondantes sont en accord quantitatif avec la théorie du Dr Andreas Costa, également physicien à l'Université de Ratisbonne.
La plupart des transistors, y compris les éléments constitutifs des processeurs des ordinateurs, génèrent de la chaleur. En effet, la plupart des conducteurs sont résistifs, ce qui entraîne un chauffage Joule. En effet, il existe des transistors spéciaux qui ne génèrent pas de chaleur, les soi-disant "transistors à effet de champ à jonction Josephson". Ils sont basés sur la jonction Josephson, une connexion faible entre deux supraconducteurs, qui transporte toujours un courant de résistance nulle (ou supercourant).
Après sa découverte par le lauréat du prix Nobel Brian Josephson, les jonctions Josephson ont rapidement trouvé des applications dans divers domaines tels que la médecine, la métrologie et l'astrophysique. Plus récemment, ils sont devenus des composants clés des ordinateurs quantiques, puisqu'ils sont au cœur des transmons, les implémentations de qubit les plus populaires dans les processeurs quantiques supraconducteurs.
À la lumière de ce qui précède, on peut comprendre l'attention suscitée par la découverte de la première diode supraconductrice basée sur une jonction Josephson réalisée en 2021 dans le groupe dirigé par Nicola Paradiso et Christoph Strunk à l'Université de Ratisbonne dans un cristal synthétique cultivé par Michael J. Manfra et son équipe à l'Université Purdue.
L'excitation provient du potentiel des diodes supraconductrices à servir de blocs de construction de base pour de nouveaux types de circuits supraconducteurs, pour un futur remplacement des circuits résistifs par des circuits supraconducteurs.
La propriété distinctive d'une diode semi-conductrice ordinaire est son asymétrie : sa résistance peut être très élevée ou très faible selon laquelle de ses deux bornes est reliée à la cathode et laquelle à l'anode de votre batterie. Cette asymétrie conduit à la propriété la plus importante de la diode : le redressement du courant.
Au lieu de cela, une diode supraconductrice ne présente aucune résistance, son principe de fonctionnement doit donc être différent. Ce que Paradiso et ses collègues ont découvert, c'est qu'une diode supraconductrice présente une inductance différente pour les deux polarités de courant continu possibles. Aussi, pour la polarité pour laquelle l'inductance est plus faible, le courant critique observé (c'est-à-dire le seuil de courant qui fait passer le dispositif en état résistif) est plus élevé. Nous pouvons appeler cela la direction du courant préférée.
Mais qu'est-ce qui décide de la direction privilégiée ? La réponse a été considérée comme une caractéristique fixe des matériaux.
Plus récemment, les chercheurs d'UR ont fait une découverte passionnante : à un champ magnétique plus important, la direction préférée peut s'inverser. Fait intéressant, les théoriciens ont prédit cet effet il y a environ 10 ans, mais il n'a jamais été observé jusqu'à présent. Dans un article qui vient de paraître dans Nature Nanotechnology, le groupe Strunk démontre expérimentalement un changement de signe spectaculaire de l'effet de diode supercourant, avec des données expérimentales qui correspondent quantitativement à la théorie du Dr Andreas Costa, également de Ratisbonne.
Cette découverte aura certainement un impact majeur dans la communauté scientifique, car l'effet de diode supraconductrice est devenu un sujet brûlant en électronique quantique en raison de ses perspectives passionnantes pour les applications technologiques et la recherche fondamentale.
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COMMENTAIRES
La découverte sera t elle aussi utile que l article l avance ???? Je n utlise pas assez l electronique avancée et les diodes pour le savoir ; la derniere fois cela date de1958 lorsque JEAN CUEILLERON et moi avant déposé un brevet CNRS pour une variété de thermobalance sous vide à régulation electronique .....Cadate un peu !!!!!
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XXMore information: A. Costa et al, Sign reversal of the Josephson inductance magnetochiral anisotropy and 0–π-like transitions in supercurrent diodes, Nature Nanotechnology (2023). DOI: 10.1038/s41565-023-01451-x
Journal information: Nature Nanotechnology
Provided by Universität Regensburg
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