Un nouveau matériau qui fait rêver pour l’informatique quantique.
C’est une découverte qui pourrait accélérer l’arrivée des ordinateurs quantiques fiables (ceux dont on vous parle partout sans les avoir vraiment vus fonctionner…).
Le 19 novembre 2025, une équipe européenne a levé le voile sur un matériau naturel pas comme les autres : le PtBi₂, un superconducteur topologique qui fait ce que personne n’avait jamais vu avant : associer les électrons par six dans une configuration aussi rare que précieuse pour les technologies de demain.
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PtBi₂, un cristal qui sait générer des quasiparticules magiques
Le PtBi₂ est donc matériau qui, sans traitement spécial, sans couches exotiques, ni températures extrêmes (en physique des superfluides, l’expression « températures extrêmes » ne veut pas dire « très chaud » et signifie au contraire des températures extraordinairement basses, proches du zéro absolu), produit automatiquement des particules étranges appelées « Majorana ». Ces quasi-particules, prédites depuis 1937, sont l’équivalent quantique de l’or noir : elles pourraient permettre de créer des bits quantiques (qubits) à l’épreuve des erreurs, capables de stocker de l’information tout en restant stables !
Mieux encore : les états supraconducteurs qu’il développe sont confinés aux bords du cristal, comme si la matière elle-même savait où se passent les choses importantes.
Une symétrie en six, totalement inédite
Dans la plupart des matériaux supraconducteurs, les électrons forment des paires, un peu comme des couples de danseurs. Ces couples peuvent tourner librement dans toutes les directions on appelle ça une symétrie sphérique ou à quatre axes.
Mais ici, dans PtBi₂, les scientifiques du Cluster of Excellence ct.qmat (Allemagne) ont observé une symétrie à six directions. Dans ces six directions précises… les électrons refusent de se mettre en couple. C’est contre-intuitif, mais c’est ce qui rend ce matériau aussi spécial. Il y a comme une grille invisible qui dicte comment les électrons peuvent interagir.
Dr Sergey Borisenko, qui a dirigé l’expérimentation à l’IFW Dresden, résume ainsi :
« Nous n’avons jamais vu ça auparavant. Non seulement le PtBi₂ est un supraconducteur topologique, mais l’appariement des électrons qui provoque cette supraconductivité est différent de celui de tous les autres supraconducteurs que nous connaissons. »
La recette naturelle d’un supraconducteur topologique
Voici ce qui se passe dans le cristal PtBi₂, selon l’analyse de l’équipe :
- Des états de surface topologiques forcent les électrons à se déplacer uniquement à la surface du cristal, même si on le coupe.
- À basse température, ces électrons de surface deviennent supraconducteurs, tandis que l’intérieur du cristal reste métallique.
- L’étrange symétrie à six directions s’impose, empêchant certaines paires de se former, et laissant les autres danser.
- Ce phénomène génère spontanément des paires de Majorana le long des bords du cristal, sans artifice.
Et ce n’est pas tout. En jouant simplement avec la forme du cristal, en le coupant différemment ou en modulant son épaisseur, les chercheurs peuvent déplacer ou créer à volonté ces paires de Majorana.
Pourquoi c’est un big deal pour l’informatique quantique
Les qubits classiques, comme ceux utilisés chez IBM ou Google, sont extrêmement sensibles au bruit quantique. Il suffit d’une perturbation minuscule pour fausser un calcul entier. Les qubits topologiques, eux, encodent l’information dans des propriétés globales du système, protégées des erreurs locales.
Avec PtBi₂, on a un matériau naturel, facile à produire, sans architecture complexe, et qui génère automatiquement ces états protégés.
C’est comme découvrir une mine de diamants… dont les pierres sont déjà taillées.
Comparatif rapide avec d’autres supraconducteurs :
| Matériau | Température critique | Symétrie de paire | Présence de Majorana |
|---|---|---|---|
| Cuprates (YBCO, etc.) | ~90 K | 4 axes (d-wave) | Non |
| Ferropnictides | ~50 K | Mixte s/d | Non |
| Nb (niobium) | 9,3 K | Isotrope (s-wave) | Non |
| PtBi₂ | Non précisé | 6 axes (inédit) | Oui, spontanés |
Un jackpot quantique estimé à 29 milliards de dollars
Le marché mondial des matériaux supraconducteurs pesait déjà 11,57 milliards de dollars en 2023 (soit environ 10 milliards d’euros), et pourrait atteindre 29,14 milliards en 2032 (25,16 milliards d’euros), avec un taux de croissance annuel moyen de 11,3 % selon Global Market Insights.
En clair : on parle d’un marché qui va presque tripler en moins de dix ans. Pourquoi ? Parce que ces matériaux ultra-performants sont de plus en plus convoités dans l’imagerie médicale (IRM, MEG, SQUID), les réseaux électriques sans pertes, la fusion nucléaire, les trains à lévitation… et surtout, dans les ordinateurs quantiques qui exigent des conditions cryogéniques ultra-stables. A
vec l’apparition de cristaux naturellement topologiques comme PtBi₂, capables de générer des qubits sans dissipation, on entrevoit déjà un allègement des contraintes techniques, donc un effet d’accélérateur industriel majeur.
Et maintenant, que faire avec ce trésor ?
L’étape suivante, selon le professeur Jerone van den Brink, c’est de comprendre comment manipuler ces Majoranas de façon fine :
- en rendant l’intérieur isolant via une réduction d’épaisseur,
- en ajoutant un champ magnétique pour les déplacer,
- ou en créant des marches artificielles dans la structure cristalline.
Bref, PtBi₂ pourrait devenir la base physique des futurs processeurs quantiques topologiques. Et cette fois, sans avoir besoin de 17 couches de matériaux rares ou de conditions extrêmes.
Sources :
Topological nodal i-wave superconductivity in PtBi2. (en français : « Supraconductivité topologique nodale en onde i dans le PtBi₂ »),
Changdar, S., Suvorov, O., Kuibarov, A. et al.
Nature 647, 613–618 (2025).
https://doi.org/10.1038/s41586-025-09712-6
Image : Le matériau PtBi₂ (le bloc métallique en bas) possède une surface supérieure supraconductrice (en bleu). Là où les électrons de cette surface s’apparient, représenté par la hauteur de l’onde bleue, ils se déplacent sans résistance. Comme pour les autres supraconducteurs, cela permet au PtBi₂ de faire léviter un aimant au-dessus de sa surface (disque flottant). Fait intriguant, il existe six directions dans lesquelles les électrons ne peuvent pas s’apparier, ce qui fait du PtBi₂ un supraconducteur vraiment unique. Crédits – think-design | Jochen Thamm
Bonjour
Merci infiniment pour votre article qui me plonge dans mes années des physiques