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La première batterie à phase quantique au monde est arrivée

La première batterie à phase quantique au monde est arrivée

Vous avez peut-être été au courant du battage médiatique de l'informatique quantique. Si vous ne l'avez pas fait, voici comment cela se passe: s'ils réalisent leur potentiel, les ordinateurs quantiques seront en mesure de s'attaquer à des problèmes qui demanderaient des centaines, voire des milliers d'années à un ordinateur classique à résoudre.

Et maintenant, dans une grande étape pour l'informatique quantique, nous avons la première batterie de phase quantique fonctionnelle.

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Quantum versus batteries classiques

Les batteries sont omniprésentes dans notre vie quotidienne, les batteries lithium-ion étant le type le plus couramment utilisé - bien que des alternatives intéressantes soient, en fait, en développement.

La batterie à phase quantique est une bête complètement différente. Alors que les batteries classiques convertissent l'énergie chimique en tension, qui alimente les circuits électroniques, les technologies quantiques utilisent des circuits ou des dispositifs à base de matériaux supraconducteurs.

Dans les matériaux supraconducteurs, les courants circulent sans avoir besoin d'une tension appliquée. Par conséquent, lorsqu'il s'agit d'ordinateurs quantiques, il n'y a pas besoin d'une batterie classique.

Les supercourants tirent leur nom du fait qu'ils ne présentent aucune perte d'énergie. Ils sont induits par une différence de phase de la fonction d'onde du circuit quantique, plutôt que par une tension.

Cela signifie qu'un dispositif quantique capable de fournir une différence de phase persistante peut être vu comme une batterie de phase quantique, qui induit des surintensités dans un circuit quantique.

Construire une batterie de phase quantique fonctionnelle

C'est exactement ce que Francesco Giazotto et Elia Strambini de l'Institut NEST-CNR de Pise ont construit. Ils se sont appuyés sur les travaux de Sebastian Bergeret et d'Ilya Tokatly, tous deux chercheurs associés du Donostia International Physics Center (DIPC), qui ont imaginé l'idée d'une batterie à phase quantique en 2015.

L'idée de Bergeret et Tokatly consistait en une combinaison de matériaux supraconducteurs et magnétiques avec un effet relativiste intrinsèque, appelé couplage spin-orbite.

La contribution de Giazotto et Strambini a été d'identifier une combinaison de matériaux appropriée qui leur a permis de fabriquer la première batterie à phase quantique. Leurs résultats sont maintenant publiés dans la revueNanotechnologie de la nature.

Leur batterie à phase quantique est constituée d'un nanofil InAs dopé n formant le cœur de la batterie (la pile) et de fils supraconducteurs Al en tant que pôles. Il est chargé en appliquant un champ magnétique externe, qui peut alors être désactivé.

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

La batterie est en cours de développement et d'amélioration dans les locaux du CFM dans le cadre d'une collaboration entre le Nanophysics Lab et le Mesoscopic Physics Group. Ces progrès pourraient contribuer à d'énormes progrès qui, selon beaucoup, proviendront du domaine de l'informatique quantique.


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