Aalto dévoile le premier moteur thermique quantique supraconducteur

Des chercheurs de l'université Aalto ont démontré le premier moteur thermique quantique cyclique intégré dans un circuit supraconducteur, selon une étude publiée dans Nature Communications le 14 août 2026. Le dispositif, qui fonctionne près du zéro absolu, a produit à plusieurs reprises un travail positif en convertissant de minuscules quantités de chaleur, marquant une preuve de concept pour les moteurs thermiques supraconducteurs qui pourraient à terme améliorer la technologie de l'informatique quantique.

Le moteur combine un qubit transmon, un résonateur et un réfrigérateur quantique, tous nanofabriqués dans un circuit supraconducteur. Dirigée par le professeur Mikko Möttönen, l'équipe a utilisé le réfrigérateur quantique pour chauffer et refroidir le qubit à la demande, entraînant un cycle d'Otto—le même processus thermodynamique que celui des moteurs de voiture—grâce à des impulsions de contrôle minutieusement synchronisées. Les mesures ont confirmé que la chaleur traversant le qubit pendant le cycle générait un travail positif.

Cette expérience fait le pont entre la mécanique quantique et la thermodynamique, montrant comment les processus thermodynamiques familiers se comportent en présence d'effets quantiques tels que l'effet tunnel, l'intrication et la superposition. Selon le premier auteur Tuomas Uusnäkki, l'utilisation d'un seul réfrigérateur quantique contrôlable comme environnement chaud et froid rend le système plus simple et plus polyvalent que les moteurs thermiques conventionnels, qui reposent sur des réservoirs chauds et froids séparés.

Les chercheurs travaillent maintenant à améliorer la conception et à développer un moteur thermique entièrement autonome. Une application potentielle est la lecture des qubits sans transporter d'impulsions micro-ondes des températures millikelvin à la température ambiante. Möttönen note que la stratégie finlandaise en matière de technologie quantique envisage un ordinateur quantique avec mille qubits logiques d'ici 2035, ce qui nécessiterait probablement des centaines de milliers de qubits physiques et des millions de câbles micro-ondes coûtant des milliers d'euros chacun. Des dispositifs autonomes intégrés dans les circuits supraconducteurs pourraient réduire à la fois le coût et la complexité tout en éliminant une grande partie du bruit introduit par les câbles.

L'expérience a été réalisée à l'aide d'OtaNano, l'infrastructure nationale de recherche finlandaise pour les nanotechnologies, les microtechnologies et les technologies quantiques. Le financement provient du Conseil de la recherche de Finlande et de la Fondation culturelle finlandaise.