Bronze pourpre: une percée majeure en technologie quantique

Publié par Adrien le 27/11/2023 à 13:00
Source: Science
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Dans une étude menée par l'Université de Bristol et publiée dans la revue Science, des scientifiques en physique quantique ont découvert un phénomène rare dans le bronze pourpre, un métal unidimensionnel unique. Ce phénomène pourrait être la clé pour créer un "interrupteur (Un interrupteur (dérivé de rupture) est un dispositif ou organe, physique ou virtuel, permettant...) parfait" dans les dispositifs quantiques, capable de basculer entre un état isolant (Un isolant est un matériau qui permet d'empêcher les échanges d'énergie entre deux systèmes....) et un état supraconducteur.


Le Professeur Nigel Hussey de l'Université de Bristol, principal auteur de l'étude, a révélé que de petits changements dans le matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...), déclenchés par un stimulus léger comme la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) ou la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...), peuvent provoquer une transition instantanée entre un état isolant à zéro conductivité et un état de supraconducteur à conductivité illimitée, et vice versa. Cette versatilité polarisée, nommée "symétrie (De manière générale le terme symétrie renvoie à l'existence, dans une...) émergente", pourrait offrir un interrupteur idéal pour les futurs développements en technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) quantique.

Le voyage scientifique a commencé il y a 13 ans, lorsque deux doctorants, Xiaofeng Xu et Nick Wakeham, ont mesuré la magnétorésistance du bronze pourpre. Surprenamment, la magnétorésistance s'est avérée extrêmement "simple", indépendamment de l'orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil...) du courant ou du champ, et montrait une dépendance linéaire parfaite en fonction de la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...).

En 2017, lors d'un séminaire à l'Université Radboud, le Dr. Piotr Chudzinski a proposé que la résistance accrue du bronze pourpre pourrait être due à l'interférence (En mécanique ondulatoire, on parle d'interférences lorsque deux ondes de même type...) entre les électrons conducteurs et des particules composites insaisissables appelées excitons sombres. Cette théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...), une fois testée expérimentalement, a été confirmée.

Le Dr. Chudzinski, maintenant chercheur à l'Université Queen's de Belfast, compare ce phénomène à un tour de magie où une figure terne et déformée se transforme en une sphère parfaitement symétrique. Cette "symétrie émergente" est un état rare, voire unique.

Pour valider cette théorie, 100 cristaux individuels, certains isolants et d'autres supraconducteurs, ont été examinés par un autre doctorant, Maarten Berben, à l'Université Radboud. Cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) approfondie a permis de comprendre pourquoi différents cristaux présentaient des états fondamentaux si divergents.

En regardant vers l'avenir, il pourrait être possible d'exploiter cette "limite" pour créer des interrupteurs dans les circuits quantiques, où de petits stimuli induisent des changements profonds dans la résistance de l'interrupteur.
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