Les scientifiques du monde entier sont occupés à rechercher des supraconducteurs chiraux, qui devraient être idéales pour la construction d'ordinateurs quantiques. Jusqu'à maintenant, il n'a pas été facile de déterminer si un matériau est clairement un supraconducteur chiral ou non. Avec leurs collègues de Stockholm, Des physiciens théoriciens de l'Université d'Utrecht ont récemment découvert qu'un effet unique se produit dans les supraconducteurs chiraux et qu'il devrait être facile à mesurer. En plus d'être intéressant d'un point de vue théorique, cet effet simplifie également la recherche d'un supraconducteur chiral. Les résultats de la recherche sont publiés dans Lettres d'examen physique .

"Nous montrons que l'on peut générer un courant électrique simplement en déformant correctement ce type de supraconducteur, vous n'avez donc pas besoin de tension ou de champ magnétique. C'est comme une sorte d'appareil électrique en origami, " explique la directrice de recherche Prof. Cristine Morais Smith de l'Université d'Utrecht. "Lorsque vous pliez le matériau d'une manière spéciale, un courant électrique se met à circuler, et il s'arrête lorsque vous le pliez en arrière."

Particules de Majorana

La différence entre un supraconducteur « ordinaire » et un supraconducteur chiral est que les électrons ne se déplacent pas seulement à travers le matériau par paires, mais que les électrons des paires tournent également les uns autour des autres. Cela produit un effet intéressant :des particules dites de Majorana peuvent se former aux extrémités d'un fil constitué d'un supraconducteur chiral. Ces particules devraient être les bits quantiques idéaux pour un ordinateur quantique. L'existence des particules de Majorana a été prédite en 1937 par le physicien théoricien italien Ettore Majorana, mais n'a été observé expérimentalement que récemment par des physiciens de la TU Eindhoven et de la TU Delft.

Train Maglev

Un supraconducteur ordinaire peut générer un courant électrique lorsqu'un aimant est placé à proximité. C'est ce qu'on appelle l'effet Meissner. Le courant dans le supraconducteur crée un champ magnétique opposé qui annule le champ de l'aimant. L'une des applications les plus remarquables de l'effet Meissner est les trains Maglev en Chine et au Japon, qui peut atteindre des vitesses de 600 kilomètres par heure en flottant au-dessus de la piste.

Les physiciens d'Utrecht et de Stockholm ont maintenant théoriquement montré qu'un effet similaire peut se produire dans une couche extrêmement mince (bidimensionnelle) d'un supraconducteur chiral lorsqu'il est plié, comme le montrent les illustrations. La flexion semble créer un champ magnétique dans le supraconducteur, ce qui signifie qu'il transporte un courant électrique. Il s'agit d'une version géométrique de l'effet Meissner.

"Dans un supraconducteur chiral bidimensionnel, toutes les paires d'électrons tournent sur le même plan. La flexion du matériau perturbe le cours des électrons. Afin d'annuler l'effet de cette perturbation, un champ magnétique est créé, " explique le Dr Anton Quelle, qui a écrit une partie de sa thèse sur le sujet. "La règle générale pour cet effet Meissner géométrique est que dans les supraconducteurs chiraux bidimensionnels, la flexion plus le champ magnétique doit être égal à zéro. Ceci est comparable à l'effet Meissner ordinaire, dans lequel le champ magnétique interne généré est égal mais opposé au champ magnétique externe, donc cela annule le champ autour du supraconducteur."

Dans un supraconducteur ordinaire, l'effet Meissner empêche un champ magnétique de se développer perpendiculairement à la surface. Donc, si un tel champ magnétique est vu, c'est la preuve « fumeuse » que le supraconducteur est chiral, explique Morais Smith. Bien que le champ magnétique soit extrêmement faible, il peut être mesuré à l'aide d'un SQUID, un capteur capable de détecter des champs magnétiques extrêmement faibles.