LES SUJETS

Première pile de phase quantique

Première pile de phase quantique

Des chercheurs du Pays basque et d'Italie ont fabriqué une batterie avec un noyau en arséniure d'indium et des supraconducteurs en aluminium à ses pôles qui peuvent être la clé de certaines technologies quantiques. Il génère un surintensité qui n'est pas induit par une tension, comme dans les batteries classiques, mais par une différence de phase dans le circuit quantique.

La pile classique, la pile Volta, fait partie de notre quotidien et est bien connue. Il convertit l'énergie chimique en une tension, qui peut ensuite alimenter les circuits électroniques d'une multitude d'appareils.

Cependant, dans de nombreuses technologies quantiques, les circuits ou dispositifs sont basés sur des matériaux supraconducteurs, où les courants peuvent circuler sans avoir besoin d'une tension appliquée. Par conséquent, dans ce type de système, une batterie classique n'est pas nécessaire.

Ces courants sont appelés supercourants car ils n'ont pas de pertes d'énergie. Ils sont induits, non par une tension, mais par une différence de phase de la fonction d'onde du circuit quantique, qui est directement liée à la nature ondulatoire de la matière.

De telle sorte qu'un dispositif quantique capable de fournir une différence de phase persistante peut être vu comme un empilement de phase quantique, qui induit des surintensités dans un circuit quantique.

Maintenant, une équipe de scientifiques du Pays Basque et d'Italie présente dans le magazineNanotechnologie de la nature les résultats d'une collaboration théorique et expérimentale qui a conduit à la fabrication de la première batterie de ce type. Selon les auteurs, il constitue un élément clé pour les technologies quantiques basées sur la cohérence de phase.

L'idée a été conçue pour la première fois en 2015, par Sebastian Bergeret du groupe de physique mésoscopique du Centre de physique des matériaux (CFM, centre mixte du CSIC et de l'Université du Pays Basque UPV / EHU) et Ilya Tokatly, professeur Ikerbasque du groupe de Nanospectroscopie de l'UPV / EHU, tous deux partenaires du Donostia International Physics Center (DIPC).

Couplage spin-orbite

Ensemble, ils ont proposé un système théorique avec les propriétés nécessaires pour construire l'empilement de phases, qui combine des matériaux supraconducteurs et magnétiques avec un effet relativiste intrinsèque, appelé couplage spin-orbite.

Quelques années plus tard, les chercheurs Francesco Giazotto et Elia Strambini de l'Institut NEST-CNR de Pise, en collaboration avec d'autres de l'Université également italienne de Salerne, ont identifié une combinaison appropriée de matériaux et fabriqué la première cellule en phase quantique.

Il se compose d'un nanofil d'arséniure d'indium qui forme le cœur de la batterie et de câbles en aluminium supraconducteurs qui agissent comme des pôles. La batterie est chargée en appliquant un champ magnétique externe, qui peut ensuite être désactivé.

Les scientifiques Cristina Sanz-Fernández et Claudio Guarcello, également de CFM, ont adapté la théorie pour simuler les résultats expérimentaux.

À ce jour, le personnel de recherche du laboratoire de nanophysique et du groupe de physique mésoscopique, tous deux du CFM, continue de travailler sur les améliorations qui définissent l'avenir de cette pile.

Ces travaux contribuent aux énormes progrès réalisés dans la technologie quantique qui devraient révolutionner les techniques informatiques et de détection, la médecine et les télécommunications dans un proche avenir.

Référence:

Elia Strambini, Andrea Iorio, Ofelia Durante, Roberta Citro, Cristina Sanz-Fernández, Claudio Guarcello, Ilya V.Tokatly, Alessandro Braggio, Mirko Rocci, Nadia Ligato, Valentina Zannier, Lucia Sorba, F. Sebastian Bergeret, et Francesco Giazotto. "Une batterie de phase Josephson".Nanotechnologie de la nature, 2020. DOI: 10.1038 / s41565-020-0712-7

La source:UPV / EHU


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