Une diode supraconductrice torsadée atteint 27,6% d'efficacité, une valeur adaptée aux qubits selon des simulations

Des chercheurs de l'Université de Floride, de l'Université nationale Cheng Kung à Taïwan, de l'Académie slovaque des sciences et de l'Université d'État de New York à Buffalo ont décrit une diode supraconductrice fabriquée à partir de NbSe2 torsadé, destinée à rendre les circuits quantiques supraconducteurs moins bruyants. L'article, signé par Han Zhong, Denis Kochan, Igor Žutić et Yingying Wu, est paru dans Nature Communications le 10 octobre 2026. La page de la revue le présente comme une recherche évaluée par les pairs et acceptée, publiée de manière anticipée : la version en libre accès peut être citée, mais elle peut encore être modifiée avant d'être remplacée par la Version of Record définitive.

Le problème auquel s'attaque l'équipe tient au fait que les signaux dans les circuits supraconducteurs peuvent circuler dans les deux sens. Selon les auteurs, cela permet aux réflexions et à la rétroaction de ramener le bruit de l'environnement vers les parties cohérentes du circuit, ce qui réduit la fidélité. Une diode supraconductrice est non réciproque, c'est-à-dire qu'elle traite différemment les deux directions ; elle offre donc un moyen de supprimer cette rétrodiffusion au sein même du circuit. Les auteurs notent toutefois que l'efficacité de ces diodes et leur intégration dans le matériel quantique sont jusqu'à présent restées limitées.

Pour l'expérience, l'équipe a fabriqué la diode en NbSe2 et l'a fait fonctionner sous des champs magnétiques appliqués à la fois dans le plan du dispositif et perpendiculairement à celui-ci. L'introduction d'une torsion de seulement 1° a porté l'efficacité de la diode à 27,6%, contre celle de dispositifs vierges sans torsion, indique le résumé de l'article.

Ce chiffre est bien inférieur aux 100% idéaux. Les auteurs soutiennent que ce n'est pas un inconvénient : leurs simulations quantiques indiquent qu'une efficacité dans cette plage intermédiaire est à la fois réaliste à obtenir en laboratoire et le meilleur choix pour préserver l'anharmonicité des qubits et pour stabiliser les systèmes à deux niveaux. Autrement dit, l'article affirme que la rectification la plus forte possible, l'effet à sens unique d'une diode, ne sert pas automatiquement au mieux l'information quantique.

Les auteurs présentent ce travail comme un nouveau principe de conception portant sur les propriétés fondamentales des supraconducteurs torsadés, avec pour objectif des circuits quantiques à faible consommation et haute fidélité. Parmi les financeurs mentionnés dans l'article figurent la National Science Foundation des États-Unis, le Département de l'Énergie des États-Unis, l'Académie slovaque des sciences, l'Agence slovaque pour la recherche et le développement et le Conseil national des sciences et de la technologie de Taïwan. Les auteurs déclarent n'avoir aucun conflit d'intérêts.