(a) Micrographie électronique à balayage prise pendant le processus de Jülich :une matrice pendant la fabrication est illustrée. L'isolant topologique (indiqué en rouge) a déjà été déposé sélectivement. Dans une prochaine étape de fabrication, le supraconducteur est déposé par évaporation par masque d'ombre. En noir et blanc, divers systèmes de masques peuvent être identifiés. Ces masques permettent de fabriquer complètement les dispositifs quantiques souhaités dans des conditions d'ultra-vide. (b) Dans ces réseaux, les chercheurs visent à déplacer les modes dits de Majorana (représentés par des étoiles) le long des traces définies par les isolants topologiques afin d'effectuer des opérations quantiques topologiquement protégées. Tandis que les Majorana bleue et violette restent à la même position (x, y) dans l'espace, les Majorana vertes et blanches se tordent au fil du temps, faire un nœud dans l'espace-temps. Crédit :Forschungszentrum Jülich / Peter Schüffelgen
La mise en œuvre de matériaux quantiques dans des puces informatiques permet d'accéder à des technologies fondamentalement nouvelles. Pour construire des ordinateurs quantiques hautes performances, par exemple, les isolants topologiques doivent être combinés avec des supraconducteurs. Cette étape de fabrication est associée à un certain nombre de défis qui ont maintenant été résolus par des chercheurs de Jülich. Leurs résultats sont présentés dans le numéro actuel de la revue Nature Nanotechnologie .
Les Incas utilisaient des nœuds dans les cordes dans leur ancienne écriture « Quipu » pour coder et stocker des informations. L'avantage :Contrairement à l'encre sur une feuille de papier, les informations stockées dans les nœuds sont robustes contre les influences destructrices externes telles que l'eau. Les nouveaux ordinateurs quantiques devraient également être capables de stocker des informations de manière robuste sous forme de nœuds. Pour ça, cependant, aucun cordon n'est noué, mais les quasiparticules sont arrangées dans l'espace et le temps.
Ce dont vous avez besoin pour construire une telle machine à nœuds quantiques, ce sont de nouveaux matériaux, matériaux dits quantiques. Les experts parlent d'isolants topologiques et de supraconducteurs. La transformation de ces matériaux en composants pour ordinateurs quantiques est un défi en soi, d'autant plus que les isolants topologiques sont très sensibles à l'air.
Les scientifiques du Forschungszentrum Jülich ont maintenant développé un nouveau procédé qui permet de structurer les matériaux quantiques sans les exposer à l'air pendant le traitement. Le "procédé de Jülich" permet de combiner des supraconducteurs et des isolants topologiques dans l'ultra-vide et de produire ainsi des composants complexes.
Les premières mesures dans leurs appareils montrent des indications d'états de Majorana. Les "Majoranes" sont précisément les quasi-particules prometteuses qui doivent être nouées dans les réseaux illustrés d'isolants topologiques et de supraconducteurs afin de permettre une informatique quantique robuste. Dans une prochaine étape, les chercheurs de l'Institut Peter-Grünberg, avec leurs collègues d'Aix-la-Chapelle, les Pays-Bas et la Chine, équiperont leurs réseaux d'une électronique de lecture et de contrôle afin de rendre les matériaux quantiques accessibles à l'application.
