Les métamatériaux sont des substances dont les propriétés ne sont pas tant définies par les atomes qui les composent que par les structures que ces atomes forment. Ces structures, appelées “méta-atomes”, mesurent quelques dizaines ou centaines de nanomètres et possèdent des propriétés propres, qui disparaissent si on tente de les fragmenter.

La création des qubits (les plus petits éléments de stockage d’information dans un ordinateur quantique) a ouvert la possibilité de construire un matériau composé de méta-atomes dont l’état n’est décrit que de manière quanto-mécanique. Toutefois, ce travail a nécessité la création de qubits spécifiques.

“Un qubit ordinaire est composé d’un schéma qui regroupe trois effets Josephson, explique Kirill Choulga du laboratoire des métamatériaux supraconducteurs de la MISiS. Et dans la composition du schéma symétrique se trouvent cinq effets symétriques par rapport à l’axe central. Nous avons choisi d’envisager les qubits symétriques comme un système plus complexe que les qubits supraconducteurs ordinaires. La logique est simple: dans un système artificiellement compliqué avec un grand nombre de niveaux de liberté se trouve un plus grand nombre de facteurs qui peuvent impacter ses propriétés. En changeant certains paramètres extérieurs du milieu dans lequel se trouve notre métamatériau, il est possible d’activer ou de désactiver ces propriétés en faisant passer le qubit symétrique de son état principal, avec certaines propriétés, vers un autre.”

Durant l’expérience il s’est avéré que tout métamatériau composé de qubits symétriques pouvait basculer entre deux régimes. Dans un régime, la chaîne de qubits laisse très bien passer le rayonnement électromagnétique dans la bande de fréquence micro-onde, tout en restant un élément quantique. Dans l’autre régime, elle tourne la phase supraconductrice à 180 degrés et bloque le passage d’ondes électromagnétiques. La chaîne reste un système quantique à toutes les étapes.