Les professeurs de physique de l’Université de Vienne ont résolu un problème tenace. Ils faisaient vivre les magnons cent fois plus longtemps.
Les magnons sont des ondes de magnétisation. Considérez-les comme des ondulations sur l’eau, sauf que l’eau est un matériau magnétique solide. Contrairement aux photons qui traversent le vide ou la fibre de verre, ceux-ci restent enfermés dans des solides. Ce confinement est étrangement utile. Leurs longueurs d’onde peuvent se réduire à l’ordre du nanomètre. Cela signifie que les circuits magnoniques pourraient éventuellement s’adapter aux puces des smartphones.
Il y a un piège. Ils sont toujours morts trop vite.
Quelques centaines de nanosecondes ? Inutile pour un calcul sérieux.
Pas plus. Une équipe dirigée par Wiener a mesuré la durée de vie des magnons jusqu’à 18 microsecondes. Il est publié dans Science Advances. Ce nombre peut paraître petit, mais en temps quantique, c’est une éternité. Soudainement, ces excitations se comportent moins comme des signaux qui s’estompent et plus comme les qubits supraconducteurs fiables qui alimentent les processeurs lourds d’aujourd’hui. Nous envisageons peut-être un ordinateur quantique suffisamment petit pour tenir sur un centime.
Les cristaux froids cachent la limite
Deux astuces ont tout changé.
Premièrement, l’équipe a cessé d’utiliser des magnons uniformes à grande longueur d’onde. Ceux-ci sont détruits par des défauts de surface. Le passage aux versions à longueur d’onde courte contourne complètement ces bosses. Les problèmes de surface détruisaient la durée de vie avant que quelque chose d’intéressant ne puisse se produire.
Deuxièmement, la température compte.
Les chercheurs ont déposé des sphères de grenat d’yttrium et de fer extrêmement pures dans un cryostat. Ils les ont refroidis à 30 millikelvins. A peine au-dessus du zéro absolu. La chaleur est l’ennemi ici. Les processus thermiques détruisent normalement rapidement les magnons. Les congeler arrête la pourriture.
Le résultat était inattendu.
La limite de durée de vie n’était pas une loi dure de la physique. C’était juste de la saleté dans le cristal.
Ils ont testé trois sphères de pureté variable. Le schéma était clair. Un matériau plus propre équivaut à une durée de vie plus longue. Même leur échantillon « le plus impur » a battu les précédents records du monde. C’est en fait une bonne nouvelle. Nous n’avons pas besoin de nouvelles théories physiques. Nous avons simplement besoin d’une meilleure science des matériaux.
De quoi a besoin une puce maintenant ?
Une durée de vie de 18 microsecondes change la donne.
Les Magnons cessent d’être des maillons faibles. Ils deviennent mémoire. Ils deviennent des canaux. Une seule voie magnonique pourrait connecter des centaines de qubits. Considérez-le comme un bus quantique. Cela résout un problème d’évolutivité qui agace les ingénieurs depuis des années.
Ce sont aussi des traducteurs universels. Parce qu’ils se trouvent dans un état solide, les magnons communiquent facilement avec les phonons, les photons et autres quasi-particules. Dans les architectures hybrides, les différentes technologies quantiques refusent souvent de parler. Magnons comble le fossé.
« Ultralongévité » est un euphémisme. Il s’agit désormais de densité d’interaction.
La voie à suivre est la fabrication, pas la théorie. Rendez le YIG plus propre et les vagues iront plus loin. Nous n’en sommes pas encore là, mais le goulot d’étranglement s’est déplacé. Il ne s’agit plus de la mort de la vague. Il s’agit du matériau qui le retient.
