Des chercheurs français découvrent un phénomène rarissime qui ouvre la voie à de nouveaux matériaux quantiques et à une meilleure distribution de l’électricité

Découverte d’une transition quantique imprévue dans des films d’oxyde d’indium.

Des chercheurs français viennent de mettre en lumière un phénomène quantique exceptionnel et rare dans des supraconducteurs d’oxyde d’indium, offrant des perspectives inédites pour l’avenir des matériaux quantiques.

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Une transition quantique rare découverte par des chercheurs français du CNRS

Une étude récente révèle que les supraconducteurs d’oxyde d’indium très désordonnés subissent une transition de phase quantique du premier ordre. Ce type de transition, caractérisé par un changement soudain, est extrêmement rare dans les supraconducteurs, qui connaissent généralement des transitions graduelles du second ordre.

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Pourquoi faire de la recherche sur la physique quantique des supraconducteurs ?

La recherche quantique sur les supraconducteurs vise à développer des technologies révolutionnaires pour l’informatique et la communication. Elle se concentre sur la création de qubits supraconducteurs, éléments fondamentaux des ordinateurs quantiques, qui permettent des calculs exponentiellement plus rapides que les ordinateurs classiques. Ces recherches explorent également de nouveaux matériaux supraconducteurs pour améliorer les performances des qubits, réduire les pertes d’énergie et augmenter la cohérence quantique. En outre, cette recherche contribue au développement de capteurs ultrasensibles, à l’amélioration de la distribution d’électricité et à l’exploration de nouveaux phénomènes physiques fondamentaux

La rigidité superfluide en question

La rigidité superfluide, qui mesure la résistance d’un état supraconducteur aux changements de phase, joue un rôle crucial dans notre compréhension de la supraconductivité et de ses défaillances lors des transitions de phase. Contrairement à ce qu’on observe habituellement, l’étude a montré une chute inattendue et abrupte de la rigidité superfluide dans les films d’oxyde d’indium.

Techniques avancées de spectroscopie

Pour explorer les propriétés internes de ces matériaux, les chercheurs ont utilisé la spectroscopie par micro-ondes. Cette méthode leur a permis de mesurer avec précision la rigidité superfluide, observant une chute surprenante et prononcée plutôt qu’un changement graduel.

État spécial des paires de Cooper

L’étude a également révélé un comportement inhabituel des paires de Cooper, des paires d’électrons qui facilitent la supraconductivité. L’introduction de désordre dans le matériau a modifié la manière dont ces paires interagissent, menant à un conflit entre l’état supraconducteur et un nouvel état isolant appelé verre de paires de Cooper isolantes.

Régime du pseudogap

Les auteurs de l’étude ont découvert que la température critique à laquelle les films perdent leur capacité supraconductrice n’est plus déterminée par l’amplitude du couplage des électrons mais plutôt par la rigidité superfluide elle-même. Cela indique que le matériau entre dans un régime de pseudogap, un état spécial où les paires d’électrons se forment mais ne se coordonnent pas pour maintenir la supraconductivité.

Implications et potentiel

Cette transition rare et les nouvelles connaissances sur la rigidité superfluide et le régime de pseudogap ouvrent des perspectives prometteuses pour la conception de nouveaux matériaux quantiques, particulièrement dans les supraconducteurs à haute température, cruciaux pour les technologies quantiques.

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Cet article explore une transition de phase quantique rare dans des superconducteurs d’oxyde d’indium, soulignant des changements fondamentaux et des découvertes inattendues qui pourraient influencer le développement futur de matériaux quantiques avancés.

Source : Nature

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