En 1911, un physicien néerlandais du nom de Kamerlingh Onnes a découvert un phénomène majeur: la supraconductivité. Il s'est aperçu que certains matériaux, lorsqu'ils sont refroidis à une température proche du zéro absolu (-273,15 degrés Celsius), conduisent l'électricité très rapidement et sans aucune perte d'énergie.
Une telle propriété aurait pu révolutionner l'électronique en permettant à l'électricité de se déplacer plus vite et efficacement. Seulement, lorsque les électrons circulent aussi librement dans un fil, il est très difficile de bloquer ou de restreindre leurs mouvements. Le seul moyen de les forcer à aller dans un sens ou dans l'autre est de modifier le champ magnétique. Or, l'un des principes fondamentaux de l'électronique moderne est que l'électricité ne doit aller que dans un sens.
Dans les années 1970, des ingénieurs d'IBM ont tenté de créer un ordinateur supraconducteur... en vain: ils ont dû se résoudre à abandonner le projet, le jugeant irréalisable sans supraconducteur à sens unique.
C'est précisément ce qu'une équipe de scientifiques états-uniens, allemands et néerlandais vient d'annoncer avoir réussi.
Matériau quantique
Dans un article paru le 27 avril dans la revue Nature, l'équipe dirigée par le professeur Mazhar Ali affirme être parvenue à orienter les électrons dans un seul sens à l'aide d'une «jonction Josephson».
Comme l'explique Ali dans un communiqué de presse, il s'agit tout simplement d'«un sandwich de supraconducteurs, avec une barrière non supraconductrice au milieu». Ce genre de dispositif existait déjà, mais ne parvenait pas vraiment à diriger les électrons.
Lorsque de l'électricité se trouve dans un composant supraconducteur, les électrons forment des paires, appelées «paires de Cooper». Dans certaines conditions, ces électrons oscillent très rapidement, d'une manière similaire aux qubits d'un ordinateur quantique.
La véritable innovation des scientifiques a consisté à utiliser du «Nb3Br8», un matériau quantique développé spécialement. Cette couche de Nb3Br8 est ensuite rendue extrêmement fine, «d'une épaisseur de seulement quelques couches d'atomes», et miracle de la science, les électrons ne se dirigent plus que dans un sens.
Cette découverte est une petite avancée mais pourrait avoir des répercussions immenses. D'après Mazhar Ali, si nous parvenons un jour à produire des ordinateurs utilisant cette technologie, ils pourraient être «300 à 400 fois plus rapides que ceux que nous utilisons aujourd'hui». Et d'ajouter que «si le XXe siècle était celui des semi-conducteurs, le XXIe pourrait devenir celui des supraconducteurs».
