Un supraconducteur qui se souvient express
La mémoire d'un ordinateur classique consomme constamment de l'énergie pour stocker les uns et les zéros. Les supraconducteurs, eux, conduisent le courant sans aucune perte – si on fabriquait une mémoire avec eux, elle ne consommerait presque pas d'électricité. Le problème, c'est que les supraconducteurs ne savent pas mémoriser : leur état change trop facilement.
Le cristal de ditellurure d'uranium s'est révélé être une exception. Si on le place dans un champ magnétique et qu'on lui envoie une courte impulsion de courant, il passe dans un état où le courant circule encore mieux. Une nouvelle impulsion le ramène à son état initial. Le matériau « se souvient » de son état pendant des heures.
À l'intérieur du supraconducteur, le champ magnétique se regroupe en filaments vortex – de minuscules tubes autour desquels circule le courant. Dans le ditellurure d'uranium, il existe deux types de ces filaments. L'impulsion de courant les mélange, créant un désordre qui maintient les filaments plus solidement en place. Ainsi, le courant circule mieux. C'est comme un tas de sable : si on le secoue, les grains se tassent et le tas devient plus stable.
Cette mémoire ne nécessite pas de couches supplémentaires complexes en matériaux magnétiques ou semi-conducteurs – tout le nécessaire est déjà dans le cristal lui-même. Cela ouvre la voie à des dispositifs de mémoire ultra-économes pour les ordinateurs du futur.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2603.02450
If a computer could be assembled from superconducting components, the energy efficiency would far surpass that of conventional electronics. Historic research efforts towards this goal yielded pivotal breakthroughs in the development and discovery of scanning tunnelling microscopy and high temperature superconductivity. Although recent strides have been taken in advancing superconducting diode and switching technologies, harnessing read/writeable memory functionality in superconducting platforms has remained challenging. Here we show that bulk single crystal specimens of the triplet superconductor candidate uranium ditelluride (UTe$$_2$$) possess such properties. Upon applying a magnetic field to access an intermediate regime straddling two distinct superconducting phases, we find that direct current pulses can push the material in and out of a metastable state possessing an enhanced critical current $$J_c$$. This switching is controllable by the strength and duration of the stimuli, with the system `remembering' whether it is in the high or low $$J_c$$ state for extended periods. We interpret this to be due to competition between two distinct vortex species, which can be perturbatively pushed into a non-equilibrium high-disorder configuration with stronger pinning forces and thus higher $$J_c$$. Rather than requiring proximate magnetic or semiconducting interfaces, this memory functionality appears to be an intrinsic property of UTe$$_2$$ rooted in the superconducting order itself. Our findings underscore the rich complexity of quantum vortex matter, and demonstrate the viability of engineering a new class of superconducting memory elements with ultralow-power switching.
Le supraconducteur ditellurure d'uranium reste supraconducteur même dans un champ magnétique très intense, là où les supraconducteurs ordinaires abandonnent.