Les secrets du réfrigérateur quantique : la technologie du froid chinoise dépasse celle des États-Unis

Bonjour à tous, ma gorge n’est pas encore tout à fait remise, ma voix est un peu enrouée, mais cela ne nous empêchera pas de discuter aujourd’hui d’une actualité récente. Il paraît que la Chine a mis au point l’alliage le plus froid au monde, ce qui a même surpris la DARPA (Agence pour les projets de recherche avancée de défense) du ministère américain de la Défense. En quoi ce matériau est-il si exceptionnel ? Commençons par faire le point. Il s’avère que ce matériau est destiné à l’informatique quantique. L’informatique quantique trouve de nombreuses applications dans le domaine de la sécurité. Les puces quantiques sont particulièrement sensibles aux perturbations environnementales et doivent fonctionner à des températures proches du zéro absolu ; la moindre hausse de température les rend inutilisables. Le zéro absolu correspond à -273,15 °C, et c’est grâce à une méthode appelée « refroidissement par dilution » que nous parvenons aujourd’hui à nous en approcher. Cependant, les équipements nécessaires à cette méthode sont encombrants, peu portables et extrêmement coûteux, pouvant facilement atteindre plusieurs dizaines de millions. De plus, le refroidissement par dilution repose principalement sur l’hélium 3, une substance rare qui doit être extraite des armes nucléaires ; notre pays en traite d’ailleurs la grande majorité au niveau mondial. Le 27 janvier, la DARPA a lancé un appel à propositions visant à soutenir la recherche et le développement de la prochaine génération de technologies quantiques et de défense, en sollicitant de toute urgence des propositions concernant des systèmes de refroidissement sans hélium. En d’autres termes, il s’agissait de trouver un « petit réfrigérateur » dédié aux ordinateurs quantiques. Puis, le 11 février, les Chinois ont réussi ce pari. Des scientifiques de l’Académie chinoise des sciences ont publié dans la revue *Nature* un article intitulé « Effet magnéto-thermique géant et super-solides de spin dans les aimants à couplage métallique ». En bref, ils ont utilisé une méthode de refroidissement à l’état solide appelée « refroidissement par démagnétisation adiabatique », dont les résultats sont stupéfiants. L’ECA est un alliage magnétique à base de terres rares. Placé dans un environnement à basse température et soumis à un champ magnétique, les micro-aimants à l’intérieur de l’alliage s’alignent de manière uniforme, libérant ainsi la chaleur de l’alliage. Lorsqu’il est retiré de cet environnement à basse température et que le champ magnétique est supprimé, les aimants internes retrouvent un état désordonné, absorbant ainsi la chaleur et provoquant un refroidissement. Les matériaux de refroidissement magnétique traditionnels présentent une faible conductivité thermique : bien que l’ECA se refroidisse lui-même, son efficacité pour refroidir les composants environnants est médiocre. Or, le coefficient de conductivité thermique de l’ECA est supérieur de un ou deux ordres de grandeur à celui des matériaux traditionnels. Il permet d’atteindre une température de 10⁶ mK, battant ainsi le record de température pour les matériaux métalliques et surmontant avec succès le goulot d’étranglement de longue date lié à la conductivité thermique. En comparaison, la méthode de refroidissement par dilution présente de nombreux inconvénients : les équipements sont volumineux, peu pratiques, coûteux, et l’hélium 3 est rare. La solution de refroidissement par ECA est exactement à l’opposé : compacte, stable et portable, elle est essentielle pour le déploiement flexible des ordinateurs quantiques ; peu coûteuse, elle peut être produite en série ; en tant que terre rare lourde, l’ECA dispose de réserves abondantes, pouvant être extraites et traitées aussi bien dans les régions du nord que dans celles du sud du pays, et constitue une ressource stratégique nationale pour laquelle nous détenons l’initiative, contrairement à l’hélium 3 qui est si rare. Pour en savoir plus, rendez-vous sur le site de l’Académie chinoise des sciences (CAS) : cette information est discrètement mentionnée dans la rubrique « Progrès de la recherche scientifique » ; il a fallu parcourir six pages pour la trouver, mais tous les détails figurent dans les liens vers les articles scientifiques. Donc, mes amis, cette affaire est plutôt intéressante. Ne vous fiez pas à son apparence anodine : c’est en réalité un enjeu central de la concurrence technologique entre les grandes puissances. Et cette fois-ci, notre pays, la Chine, a pris une longueur d’avance.