Ames Laboratory contrôle la chiralité des ondes magnétiques pour l'informatique quantique
Des physiciens basculent les états de magnons dans des métaux de kagomé ferrimagnétiques grâce à des champs magnétiques externes et une faible énergie
Des physiciens de l'Ames National Laboratory ont mis au point un moyen d'inverser la chiralité des magnons, des ondes magnétiques qui se propagent dans les matériaux solides sans déplacer de charge électrique. Cette découverte, relayée le 10 novembre 2026, offre un nouveau mécanisme pour coder et traiter des données destinées au futur matériel informatique quantique. En appliquant un champ magnétique externe à des métaux de kagomé spécifiques, l'équipe de recherche est parvenue à mélanger des états d'ondes opposés.
Mélange chiral au sein des métaux de kagomé
Les magnons sont des quasi-particules représentant des ondes collectives d'excitation magnétique. Telles des toupies, ils se déplacent selon une orientation droite ou gauche. Dans une étude publiée dans Physical Review Letters, un groupe de recherche dirigé par le physicien Rob McQueeney à l'Ames National Laboratory a démontré que ces états distincts peuvent interagir et changer de direction sous des conditions contrôlées, comme le rapporte Phys.org. Alors que l'électronique conventionnelle repose sur le déplacement physique de charges électriques, cette innovation permet aux magnons de transmettre des informations uniquement par leur orientation magnétique, évitant ainsi les pertes d'énergie causées par la résistance électrique.
« Les magnons présentent certains avantages pour transmettre l'information. Mais manipuler leur chiralité n'était pas un problème résolu. Et c'est désormais chose faite. »
— Rob McQueeney, Ames National Laboratory
Moments atomiques opposés dans l'ErMn6Sn6
Cette avancée s'est produite alors que l'équipe étudiait des métaux de kagomé, une classe de matériaux quantiques nommés d'après leur réseau atomique entrelacé. Pour observer le comportement chiral, les scientifiques ont examiné des ferrimagnétiques, des matériaux composés de deux atomes magnétiques distincts dont les moments magnétiques pointent dans des directions opposées sans s'annuler totalement. Lors de tests réalisés avec le composé TbMn6Sn6, les magnons droits et gauches se sont croisés sans interagir. En revanche, lors d'expériences avec ErMn6Sn6, un alliage contenant de l'erbium, du manganèse et de l'étain, les chercheurs ont observé que les deux types d'ondes sont entrés en collision, ont évité de se croiser et se sont mélangés, comme le détaille Phys.org.
Commutation à faible énergie pour le stockage de données
Dans des conditions ordinaires, l'excitation de magnons droits et gauches requiert des seuils d'énergie totalement différents. Le dispositif expérimental a démontré que la rupture de symétrie du matériau permet aux deux états de se mélanger librement. Cette réaction permet à un champ magnétique externe de basculer la chiralité des ondes en consommant très peu d'énergie. Le contrôle des états chiraux lève un obstacle historique dans la physique des spins. Bien qu'aucun dispositif commercial ni aucune demande de brevet n'ait encore été enregistré, cette invention de laboratoire pose les bases physiques pour de futurs dispositifs spintroniques et de propriété intellectuelle, ouvrant des voies concrètes vers une logique magnétique à haute efficacité pour l'informatique quantique.
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Traduit automatiquement de l’original en anglais. Lire l’original
