Des ordinateurs quantiques capables d'effectuer des calculs complexes, crypter les données de manière plus sécurisée et prévoir plus rapidement la propagation des virus, pourrait être à portée de main grâce à une nouvelle découverte des chercheurs de Johns Hopkins.

"Nous avons découvert qu'un certain matériau supraconducteur contient des propriétés spéciales qui pourraient être les éléments constitutifs de la technologie du futur, " dit Yufan Li, un boursier postdoctoral au Département de physique et d'astronomie de l'Université Johns Hopkins et le premier auteur de l'article.

Les résultats seront publiés le 11 octobre dans Science .

Les ordinateurs d'aujourd'hui utilisent des bits, représenté par une impulsion de tension ou de courant électrique, pour stocker des informations. Les bits existent dans deux états, soit « 0 » ou « 1 ». Ordinateurs quantiques, basé sur les lois de la mécanique quantique, utiliser des bits quantiques, ou qubits, qui n'utilisent pas seulement deux états, mais une superposition de deux états.

Cette capacité à utiliser de tels qubits rend les ordinateurs quantiques beaucoup plus puissants que les ordinateurs existants pour résoudre certains types de problèmes, comme celles relatives à l'intelligence artificielle, développement de médicaments, cryptographie, modélisation financière et prévision météorologique.

Un exemple célèbre de qubit est le chat de Schrödinger, un chat hypothétique qui peut être à la fois mort et vivant.

"Un plus réaliste, la mise en œuvre tangible du qubit peut être un anneau en matériau supraconducteur, connu sous le nom de qubit de flux, où deux états avec des courants électriques circulant dans le sens horaire et antihoraire peuvent exister simultanément, " dit Chia-Ling Chien, Professeur de physique à l'Université Johns Hopkins et un autre auteur sur le papier. Pour exister entre deux états, les qubits utilisant des supraconducteurs traditionnels nécessitent qu'un champ magnétique externe très précis soit appliqué sur chaque qubit, ce qui les rend difficiles à utiliser d'une manière pratique.

Dans la nouvelle étude, Li et ses collègues ont découvert qu'un anneau de β-Bi 2 Pd existe déjà naturellement entre deux états en l'absence de champ magnétique extérieur. Le courant peut intrinsèquement circuler à la fois dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, simultanément, à travers un anneau de β-Bi 2 Pd.

Ajoute Li :"Un anneau de β-Bi 2 Pd existe déjà dans l'état idéal et ne nécessite aucune modification supplémentaire pour fonctionner. Cela pourrait changer la donne."

L'étape suivante, dit Li, est de rechercher des fermions de Majorana dans β-Bi 2 PD ; Les fermions de Majorana sont des particules qui sont également des antiparticules d'elles-mêmes et sont nécessaires pour le prochain niveau d'ordinateurs quantiques résistants aux perturbations :les ordinateurs quantiques topologiques.

Les fermions de Majorana dépendent d'un type spécial de matériau supraconducteur - un supraconducteur dit à triplet de spin avec deux électrons dans chaque paire alignant leurs spins de manière parallèle - qui a jusqu'à présent été insaisissable aux scientifiques. Maintenant, à travers une série d'expériences, Li et ses collègues ont découvert que les couches minces de β-Bi 2 Pd ont les propriétés spéciales nécessaires pour l'avenir de l'informatique quantique.

Les scientifiques n'ont pas encore découvert le supraconducteur intrinsèque à spin triplet nécessaire pour faire avancer l'informatique quantique, mais Li espère que la découverte de β-Bi 2 propriétés spéciales de Pd, conduira ensuite à trouver des fermions de Majorana dans le matériau.

"Finalement, le but est de trouver puis de manipuler les fermions de Majorana, qui est la clé pour atteindre l'informatique quantique tolérante aux pannes pour vraiment libérer la puissance de la mécanique quantique, " dit Li.