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Un état magnétique quantique géant dans un supraconducteur bidimensionnel

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Un état magnétique quantique géant dans un supraconducteur bidimensionnel

Des physiciens viennent de montrer que l’état quantique engendré par un atome magnétique plongé dans un matériau supraconducteur est étendu de plus d’un ordre de grandeur lorsque le supraconducteur est bidimensionnel que lorsqu’il est à trois dimensions.

 

Il y a une cinquantaine d’années, les physiciens L. Yu, H. Shiba et A. Rusinov ont prédit indépendamment la formation d’états quantiques localisés autour d’un atome magnétique plongé dans un matériau supraconducteur. L’extension minime de ces états, une fraction de nanomètre, interdit à la fois une mesure précise de leur structure spatiale et leur utilisation pour manipuler les quasi-particules de Majorana, pressenties pour servir de bits quantiques.

 

Des physiciens de l’institut des nanosciences de Paris (INSP, CNRS/UPMC), du Laboratoire de physique des solides (CNRS/Univ. Paris-Sud) et de l’institut des matériaux Jean Rouxel de Nantes (CNRS/Univ. Nantes), viennent pour la première fois d’observer des états quantiques produits par des atomes magnétiques individuels dans un supraconducteur bidimensionnel et d’en mesurer la taille et la structure par effet tunnel. L’extension spatiale de ces états est environ 20 fois plus importante que ce qui avait précédemment observé dans des systèmes tridimensionnels. Une modélisation théorique a permis d’interpréter ce phénomène quantitativement aussi bien du point de vue de l’extension spatiale que de la structure oscillante ou de la forme étoilée de la fonction d’onde. Ce travail vient d’être publié dans la revue Nature Physics.

 

Source : CNRS/INP.

 

(haut) Carte spectroscopique contenant plusieurs impuretés magnétiques situées à différentes profondeurs dans le matériau. (bas) Stimulation liaison forte des états de Yu-Shiba-Rusinov. D. R.

Pour en savoir plus :

Coherent long-range magnetic bound states in a superconductor. G. C. Ménard, S. Guissard, C. Brun, S. Pons, V. S. Stolyarov, F. Debontridder, M. V. Leclerc, E. Janod, L. Cario, D. Roditchev, P. Simon et T. Cren. Nature Physics, 12 octobre 2015.

 

Institut des Nanosciences de Paris (INSP)Nouvelle fenêtre

Laboratoire de Physique des Solides (LPS)Nouvelle fenêtre

Laboratoire de physique et d’étude des matériaux (LPEM)Nouvelle fenêtre

Moscow Institute of Physics and Technology (MIPT)Nouvelle fenêtre

Institut des matériaux de Nantes Jean Rouxel (IMN) Nouvelle fenêtre



19/04/16