Un minuscule tourbillon dans un matériau supraconducteur permet de manipuler un bit avec une dépense d’énergie proche d’une limite fondamentale de la physique.
Un bit classique peut prendre deux états, notés 0 et 1. Ici, les chercheurs n’utilisent pas une charge électrique stockée dans un transistor. Ils exploitent un vortex supraconducteur, une minuscule zone autour de laquelle circule un courant dans le matériau. Sa position sert directement à représenter l’un des deux états du bit.
Dispositif expérimental utilisant un vortex supraconducteur confiné dans un potentiel de piégeage nanométrique.
Crédit : Fridman et al., Nature Communications (2026), licence CC BY 4.0.
Pour maintenir ce vortex, l’équipe a créé un piège nanométrique comportant deux positions stables. Une force appliquée au système peut faire passer le vortex d’une position à l’autre : le 0 ou le 1. Les chercheurs ont étudié la force permettant ces déplacements, pour déterminer l’énergie nécessaire pour changer un 0 en 1 et inversement.
L’expérience fonctionne à 4,2 K, soit environ -268,95 °C. À cette température, le matériau est supraconducteur : le courant peut y circuler sans la résistance électrique habituelle.
L’enjeu énergétique apparaît lorsqu’un bit doit être modifié. La physique impose une dépense minimale pour cette opération, plus précisément pour un effacement : cette dépense est appelée limite de Landauer. Elle dépend de la température. À 4,2 K, cette limite vaut environ 4 × 10-23 joule par bit, une quantité extrêmement faible à l’échelle d’un appareil électronique.
Les chercheurs n’ont toutefois pas mesuré directement une opération respectant le protocole de Landauer. Leur dispositif expérimental est incompatible avec ce protocole précis. Ils ont donc utilisé des simulations numériques pour évaluer l’énergie d’une manipulation adaptée. Le résultat se situe à moins d’un facteur dix de la limite théorique.
L’étude de recherche ne présente donc pas ici une mémoire informatique complète consommant presque le minimum absolu. Elle montre qu’un bit fondé sur la position d’un vortex supraconducteur peut, dans le modèle étudié, s’en approcher considérablement. Son fonctionnement à très basse température réserve aussi cette piste à des systèmes déjà refroidis ; sinon, l’intérêt énergétique perd évidemment tout son sens.
Les auteurs envisagent notamment une intégration avec des circuits quantiques cryogéniques, qui fonctionnent eux aussi à basse température. Ils évoquent également un possible usage de ces vortex dans certaines architectures de calcul quantique. Les prochaines étapes devront transformer ce bit isolé en éléments contrôlables et intégrables à des circuits plus vastes.