Des chercheurs développent des supraconducteurs ultraminces et stables à l’air pour des dispositifs quantiques plus évolutifs
Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont réussi à créer des supraconducteurs ultraminces et stables à l’air, offrant des avancées significatives pour le développement de dispositifs quantiques. Ces matériaux ont été intégrés dans un circuit à micro-ondes supraconducteur, où ils ont maintenu leurs propriétés supraconductrices tout en affichant une inductance cinétique élevée, un atout pour de nombreux dispositifs quantiques.
À long terme, cette avancée pourrait contribuer à la miniaturisation des matériels de calcul quantique supraconducteur, ainsi qu’à des technologies telles que des détecteurs quantiques ultrasensibles pour les communications ou la cosmologie. Selon Xudong Sheldon Zheng, étudiant diplômé au MIT et co-auteur de l’étude, « Les supraconducteurs émergents d’une épaisseur d’une seule couche ont un grand potentiel. Grâce à notre nouveau processus, ils ne sont plus des matériaux qui ne peuvent être fabriqués qu’à très petite échelle. »
Les chercheurs ont utilisé le diséléniure de niobium, un supraconducteur ultramince composé d’une seule couche de niobium entre deux couches de sélénium, qui présente une très haute inductance cinétique. Cela permet au matériau de stocker une grande quantité d’énergie inductive dans une zone réduite, ce qui est particulièrement souhaitable pour de nombreux dispositifs quantiques.
Traditionnellement, la fabrication de ce matériau à l’échelle des wafers était difficile en raison de sa dégradation rapide à l’air. Les scientifiques ont donc développé une méthode innovante consistant à déposer une couche de graphène sur un substrat de dioxyde de silicium avant de croître le diséléniure de niobium dans l’espace étroit entre les deux couches. Cela permet de protéger le matériau fragile durant la fabrication.
Les résultats, publiés dans la revue Nature, montrent que cette approche a permis de produire une couche de diséléniure de niobium lisse et de plus d’un pouce de taille. L’intégration de ces matériaux dans des circuits quantiques pourrait ouvrir la voie à des architectures de dispositifs fonctionnels, facilitant l’exploration de la physique fondamentale et le prototypage de technologies avancées.
Cette recherche a été financée par plusieurs institutions, dont le Bureau de recherche de l’armée américaine et la Fondation nationale des sciences des États-Unis.
Source : MIT News.
