Journée mondiale du quantique : en conversation avec la physicienne quantique Leni Bascones

Léni Bascones est un physicien qui étudie les matériaux quantiques, en se concentrant sur les systèmes d'électrons fortement corrélés et les supraconducteurs non conventionnels. Elle est également rédactrice invitée pour le numéro thématique de Journal of Physics: Matériaux, "Perspectives des femmes dans les matériaux quantiques», et a été co-éditeur de Lettres Europhysique pendant trois ans - qui sont tous deux des revues publiées par Publication IOP, qui produit également Monde de la physique.

Quel a été votre parcours dans la physique quantique ?

Je n'étais pas quelqu'un qui savait, enfant, qu'il voulait être scientifique parce qu'il aimait comprendre comment le monde fonctionne. En fait, quand j'étais adolescent, mon projet était de devenir créateur de mode. Même quand j'ai dû décider ce que je voulais étudier à l'université, je n'étais pas sûr de faire de la physique ou de l'histoire. Finalement, j'ai choisi la physique en raison de mon intérêt pour l'astrophysique.

Ce n'était que dans la troisième année de mes études de premier cycle [au Université Autonome de Madrid], lorsque j'ai suivi un cours sur la mécanique quantique, que j'ai réalisé que c'était le sujet qui m'intéressait le plus. Cela me fascinait. Au départ, je me suis orienté vers la physique des particules et j'ai suivi des cours à ce sujet car c'est étroitement lié à la physique quantique. Mais quand j'ai dû m'engager sur un sujet pour mon doctorat, j'ai décidé de me concentrer sur les matériaux et dispositifs quantiques, et à ce jour, je suis très content de mon choix.

Qu'est-ce qui vous passionne le plus dans la physique quantique ?

Je trouve les comportements des systèmes quantiques captivants. Il existe de nombreux phénomènes intéressants que nous ne comprenons pas encore, et de nombreuses surprises apparaissent constamment. À l'heure actuelle, nous avons la possibilité de concevoir des dispositifs et des matériaux quantiques. Même si je ne travaille pas directement sur les applications, quand je pense à l'impact tangible que cela peut avoir dans le monde, comme les technologies numériques, le changement climatique, la médecine et les transports, je trouve le potentiel de la physique quantique extrêmement excitant.

Quel problème du monde réel espérez-vous résoudre avec vos recherches ?

Mes recherches portent sur les fortes corrélations électroniques et la supraconductivité. Je travaille actuellement sur des hétérostructures moirées 2D, comme le graphène bicouche torsadé, où deux couches de carbone sont superposées avec une torsion relative.

En règle générale, les matériaux ont une résistance au passage du courant électrique et cela coûte beaucoup d'énergie à surmonter. Mais dans certains matériaux, cette résistance disparaît en dessous d'une certaine température - généralement des températures extrêmement basses - et le courant électrique peut circuler sans perdre d'énergie. La disparition de la résistance est une caractéristique de la supraconductivité, qui se produit parce que les électrons entrent dans un état coopératif dans lequel ils se rejoignent par paires. Ceci est surprenant car les électrons sont des particules chargées et se repoussent.

La supraconductivité a de nombreuses applications, de la construction de moteurs, de capteurs et de trains, à l'imagerie médicale et au calcul quantique, en plus d'être utilisée pour créer des aimants puissants ou pour conduire et accumuler des courants électriques sans coût énergétique.

Dans un certain type de supraconducteur, la supraconductivité émerge à cause des interactions entre les électrons et le réseau atomique. Mais cette explication ne fonctionne pas dans les soi-disant «supraconducteurs non conventionnels», qui dans de nombreux cas supraconducteurs à des températures plus élevées. Dans ces matériaux, l'apparition de la supraconductivité est surprenante car l'attraction entre les électrons par paires pourrait en réalité être due à la répulsion entre les particules chargées.

Ce serait vraiment amusant de comprendre pleinement les idées et les mécanismes de la supraconductivité non conventionnelle, et de prédire ou de concevoir de nouveaux matériaux avec une supraconductivité à haute température. Il s'agit d'un problème quantique important et fascinant que les physiciens tentent d'expliquer depuis près de 40 ans. Avec de nouveaux dispositifs supraconducteurs 2D hautement accordables qui ont été découverts récemment, tels que les hétérostructures moirées, de nombreux nouveaux systèmes supraconducteurs peuvent être conçus, et trouver une explication à ce phénomène semble plus proche.

Quelles qualités uniques les chercheuses comme vous peuvent-elles apporter à la physique quantique ?

Les femmes ont du talent, de l'intuition et de la persévérance, et nous ne pouvons pas perdre ces attributs. Nous avons besoin de plus de femmes pour progresser dans les connaissances de base et les applications de la physique quantique.

À l'heure actuelle, nous perdons de nombreuses femmes talentueuses qui poursuivent une carrière dans le quantique. Ils rencontrent plus de difficultés pour avancer en science, souvent à cause des comportements inconscients de leurs collègues. De plus, moins de femmes choisissent la physique quantique en raison des stéréotypes et du manque d'encouragement. Mais les femmes sont particulièrement bien placées pour faire progresser la physique quantique en créant un environnement de recherche plus collaboratif et accueillant. Trop de concurrence et d'ego conduisent à des pratiques scientifiques qui augmentent le bruit et retardent notre capacité à résoudre des problèmes quantiques.

Comment voyez-vous l'avenir de la physique quantique ?

Nous vivons à une époque de nombreuses opportunités. Quantum va croître et nous sommes maintenant conscients des technologies que nous pouvons inventer en utilisant la physique quantique. Le développement d'applications sera un élément clé de la recherche au cours des prochaines années, mais cela ira mal si nous réduisons l'importance que nous accordons à la science fondamentale. L'histoire nous montre que les technologies les plus perturbatrices émergent des découvertes scientifiques fondamentales, et non de la recherche d'applications.

Pensez-vous que nous sommes actuellement dans une bulle quantique qui est sur le point d'éclater ?

Nous parlons maintenant beaucoup de quantique, de la même manière que nous avons beaucoup parlé autrefois, disons, de la nanotechnologie. De nombreuses applications et de nouvelles connaissances verront le jour. Peut-être que ces applications et développements ne sont pas ceux que nous avons en tête en ce moment, mais notre compréhension du quantique va évoluer. Cela ne signifie pas que la bulle va éclater, mais nous ne devons pas concentrer notre financement et nos efforts sur un ensemble très restreint de choix. Par exemple, certaines agences de financement concentrent leur soutien sur des technologies quantiques très spécifiques et oublient les matériaux quantiques qui les sous-tendent. Soit les agences ne financent des projets que s'ils sont liés à des applications spécifiques. C'est une erreur étant donné que les matériaux quantiques traversent une révolution en ce moment.

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• La source: https://physicsworld.com/a/world-quantum-day-in-conversation-with-quantum-physicist-leni-bascones/