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Les physiciens ont développé un schéma pour un supraconducteur, qui a longtemps été considéré comme impossible

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En remplaçant un matériau classique par un matériau aux propriétés quantiques uniques, les physiciens ont créé un circuit supraconducteur capable de prouesses longtemps considérées comme impossibles.

La découverte, faite par des chercheurs d'Allemagne, des Pays-Bas et des États-Unis, renverse les idées séculaires sur la nature des circuits supraconducteurs et sur la manière dont leurs courants peuvent être exploités et trouver des applications pratiques. Les circuits à faible taux de déchets et à grande vitesse basés sur la physique de la supraconductivité offrent une excellente opportunité de porter la technologie des superordinateurs à un nouveau niveau.

Malheureusement, les caractéristiques qui rendent cette forme légère de courant électrique si pratique posent des défis sans fin dans la conception de versions supraconductrices de composants électriques ordinaires.

Prenons, par exemple, quelque chose de simple, comme une diode. Cette unité de base de l'électronique est comme un signe à sens unique pour les courants, fournissant un moyen de réguler, de convertir et de régler le mouvement des électrons.

Dans les matériaux supraconducteurs, l'identité de ces électrons individuels se brouille, ce qui donne des partenaires appelés paires de Cooper, donnant à chaque particule du partenariat une chance d'échapper à la secousse épuisante d'un courant électrique plus typique. Mais sans les lois habituelles de la résistance, les physiciens ont été incapables de faire bouger les électrons supraconducteurs dans la même direction car ils présentent toujours ce qu'on appelle un comportement « réciproque ».

Les physiciens ont développé un schéma pour un supraconducteur, qui a longtemps été considéré comme impossible

Cette hypothèse fondamentale selon laquelle la supraconductivité est incapable de rompre la réciprocité (du moins sans manipulation du champ magnétique) persiste depuis le début des recherches dans ce domaine. Franchement, c'est un obstacle dont les ingénieurs pourraient se passer.

Cet effort devra peut-être maintenant être revu à la suite d'une expérience qui montre un type de connexion avec un composant quantique capable de diriger même les paires de Cooper dans une rue à sens unique. Les jonctions Josephson sont de fines bandes de matériau non supraconducteur séparant une paire de matériaux supraconducteurs. Si le matériau est suffisamment fin, les électrons peuvent le traverser sans entrave. En dessous d'un certain niveau, cette surintensité n'a pas de tension. Au point critique, une tension se produit qui oscille rapidement en ondes, qui peut être utilisée dans des applications telles que les ordinateurs quantiques.

Faire en sorte que ce courant circule toujours dans une seule direction était auparavant possible avec un champ magnétique externe. Mais l'équipe a découvert que si elle utilisait un réseau bidimensionnel à base de niobium métallique, elle pouvait se passer du champ et se fier uniquement aux propriétés quantiques du matériau.

L'équipe est convaincue d'avoir coché toutes les cases nécessaires pour étayer sa découverte. Cependant, il reste encore un long chemin à parcourir avant de voir les supraconducteurs au cœur de la prochaine génération d'informatique.

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