Triplet superconductivity—physicists may have found the missing link for quantum computers
Supraconductivité triplet : les physiciens auraient-ils trouvé le chaînon manquant pour les ordinateurs quantiques ?
Par Steinar Brandslet, Université norvégienne de sciences et de technologie (NTNU)
Édité par Lisa Lock, relu par Robert Egan
Notes de la rédaction
The GIST
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« L’un des principaux défis de la technologie quantique est de pouvoir effectuer des opérations sur les données avec une précision suffisamment élevée », explique Jacob Linder. Crédit : Per Henning, NTNU
De nombreux physiciens recherchent un supraconducteur triplet. En effet, nous en aurions tous besoin, même si nous ne le savons pas encore – ou si nous n’en comprenons pas encore le fonctionnement. Les supraconducteurs triplets pourraient être la clé d’une technologie plus économe en énergie à l’avenir.
« Un supraconducteur triplet figure en bonne place sur la liste des souhaits de nombreux physiciens travaillant dans le domaine de la physique du solide », a déclaré le professeur Jacob Linder. Il travaille au département de physique de la NTNU, plus précisément à QuSpin, un centre de recherche où les physiciens s’attaquent à certaines des questions les plus complexes qui soient. « Les matériaux supraconducteurs triplets représentent une sorte de Graal en technologie quantique, et plus particulièrement en informatique quantique », explique Linder.
Lui et ses collègues sont actuellement à la recherche de ce supraconducteur triplet, suscitant un vif enthousiasme chez les physiciens du monde entier. « Nous pensons avoir observé un supraconducteur triplet », déclare le professeur Linder.
Stabiliser une technologie instable
Les travaux de Linder portent sur la science des matériaux quantiques et ses applications en spintronique et en technologie quantique. En résumé, le spin est une propriété des électrons qui permet de transmettre l'information différemment des méthodes utilisées actuellement dans les ordinateurs conventionnels. Le spin peut également être utilisé en technologie quantique, notamment en combinaison avec les supraconducteurs, mais la technologie actuelle souffre d'une instabilité frustrante.
« L'un des principaux défis de la technologie quantique aujourd'hui est de trouver un moyen d'effectuer des opérations informatiques avec une précision suffisante », explique Linder.
C'est là qu'intervient le supraconducteur triplet.
En collaboration avec des collègues italiens ayant mené des expériences, Linder a publié un article dans Physical Review Letters. La rédaction a sélectionné cet article parmi ses recommandations hebdomadaires.
« Les supraconducteurs triplets rendent possibles un certain nombre de phénomènes physiques inhabituels. Ces phénomènes ont d'importantes applications en technologie quantique et en spintronique », a déclaré Linder.
Plus d'informations sur ces applications :
Si les supraconducteurs triplets peuvent transférer le spin sans perte d'énergie, c'est parce que les particules supraconductrices portent désormais un spin.
Les supraconducteurs triplets peuvent également servir à créer un type de particule très exotique appelé « particule de Majorana ».
Une particule de Majorana est sa propre antiparticule. Elle peut donc effectuer des calculs de manière stable dans un ordinateur quantique. (N'essayez pas de comprendre pourquoi.)
ASupraconducteurs et supraconducteurs triplets
Les supraconducteurs conventionnels peuvent transporter l'électricité (électrons) sans résistance électrique mesurable. Ils peuvent s'avérer très utiles, mais leur rendement n'est pas toujours optimal.
Les supraconducteurs conventionnels sont dits « supraconducteurs singulets ». Autrement dit, les particules supraconductrices sont dépourvues de spin.
En revanche, dans les supraconducteurs triplets, les particules supraconductrices possèdent un spin.
Qu'est-ce que cela implique ?
« Le fait que les supraconducteurs triplets possèdent un spin a une conséquence majeure. Nous pouvons désormais transporter non seulement des courants électriques, mais aussi des courants de spin avec une résistance absolument nulle », explique Linder. Cela signifie que des ordinateurs extrêmement rapides peuvent fonctionner en consommant quasiment aucune électricité.
Si les physiciens découvrent un supraconducteur triplet, il sera possible de transmettre des informations par spin sans aucune perte d'énergie.
Structure du dispositif SV Py/NbRe/Py/α-Fe₂O₃ (F/S/F/AF) avec un alignement (a) P et (b) AP des aimantations des deux couches Py. Une représentation des paires de Cooper triplets de spin égal et de leur propagation dans les couches F est également fournie. Crédit : F. Colangelo et al.
NbRe est prometteur pour les supraconducteurs triplets.
« Dans notre article publié, nous démontrons que le matériau NbRe présente des propriétés compatibles avec la supraconductivité triplet », a déclaré Linder.
NbRe est un alliage de niobium et de rhénium. Le niobium est un métal relativement rare, mais exploitable. Il a été extrait en Norvège. Le rhénium est encore beaucoup plus rare et coûteux.
« Il est encore trop tôt pour conclure définitivement que ce matériau est un supraconducteur triplet. Cette découverte doit notamment être confirmée par d'autres équipes de recherche. Il est également nécessaire de mener des tests supplémentaires de supraconductivité triplet », a expliqué Linder.
Il reste néanmoins optimiste.
« Nos recherches expérimentales démontrent que ce matériau se comporte de manière totalement différente de ce à quoi on pourrait s'attendre pour un supraconducteur singulet conventionnel », a ajouté Linder.
Fonctionne à des températures relativement élevées
« Un autre avantage de ce matériau est qu'il devient supraconducteur à une température relativement élevée », a déclaré Linder, même s'il convient de noter que sa définition de « haute température » diffère légèrement de la nôtre.
Dans ce contexte, « haute température » signifie 7 kelvins (K), soit juste au-dessus du zéro absolu à -273,15 °C. Donc, oui, tout est relatif. D'autres candidats potentiels pour la supraconductivité triplet nécessitent des températures d'environ 1 K, ce qui rend 7 K presque tropical et certainement tout à fait réalisable. La recherche s'annonce donc très prometteuse.
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RESUME
Supraconductivité triplet : les physiciens auraient-ils trouvé le chaînon manquant pour les ordinateurs quantiques ?
L’alliage niobium-rhénium (NbRe) présente des propriétés compatibles avec la supraconductivité triplet, permettant le transport de courants électriques et de spin sans résistance. Ceci pourrait ouvrir la voie à une informatique quantique à très faible consommation énergétique et à des particules de Majorana stables. Le NbRe fonctionne à 7 K, une température supérieure à celle d’autres candidats, mais des vérifications supplémentaires sont nécessaires pour confirmer sa supraconductivité triplet.
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COMMENTAIRES
La persévérance des gens qui cherchent a tout ptix à réaliser des ordinateurs quantiques m 'étonne !!!
Comment imaginer dezs appareils d emploi aisé dans une configuration fonctionnant a 7 ° k ???
Construire une machine pour un labo specialisé ou pour un usage pubic sont dux cibles différentes ...I l n y a pas d avenir pour l oredinateur quantique !! Cessez de révasser !
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ublication details
F. Colangelo et al, Unveiling Intrinsic Triplet Superconductivity in Noncentrosymmetric NbRe through Inverse Spin-Valve Effects, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/q1nb-cvh6. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2510.08110
Journal information: Physical Review Letters , arXiv
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